本文關(guān)鍵詞： 供水網(wǎng)絡(luò) 物聯(lián)網(wǎng) 時間序列分析 ARIMA模型 預(yù)測控制 分布式控制　出處：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來,隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和國民生活水平的不斷提高,大量的高層建筑被建設(shè),公眾對生活用水的水質(zhì)和水壓都提出了更高的要求。無負(fù)壓供水因為能夠很好地減少二次供水的污染和有效提高水壓,已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。二次供水設(shè)備的運維保障問題、節(jié)能問題及減少供水設(shè)備對城市供水主管網(wǎng)帶來的影響問題,成為目前供水行業(yè)亟待解決的典型問題。精確的預(yù)測控制能夠有效地降低二次供水設(shè)備對城市供水主管網(wǎng)帶來的壓力沖擊,減少供水主管網(wǎng)的壓力波動,提高供水主管網(wǎng)及其周邊供水支管網(wǎng)的運行的穩(wěn)定性。論文以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),通過時間序列分析及預(yù)測控制等技術(shù)對遠(yuǎn)程供水設(shè)施進行協(xié)同控制。主要工作包括以下幾個方面:首先,論文綜合了供水基礎(chǔ)設(shè)施特點和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)了對供水設(shè)施的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集及對供水設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。設(shè)計了數(shù)據(jù)采集硬件模塊,采用Modbus、以太網(wǎng)和GPRS的方式實現(xiàn)了采集器與PLC及采集器與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信,實現(xiàn)了采集器從PLC讀取供水的實時數(shù)據(jù)、采集器將供水狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器及服務(wù)器向采集器下發(fā)遠(yuǎn)程控制命令。并且通過采集器上的短信發(fā)送功能,確保了當(dāng)供水管網(wǎng)有異常發(fā)生時,服務(wù)器能夠及時通知遠(yuǎn)程采集器發(fā)送報警信息,提高供水管網(wǎng)的運維效率,有效降低運維成本。其次,論文對從供水設(shè)施所采集的數(shù)據(jù)進行了時間序列分析。根據(jù)供水管網(wǎng)的日用水?dāng)?shù)據(jù)時間序列具有明顯的周期性與趨勢性,提出了基于季節(jié)性ARIMA模型的供水?dāng)?shù)據(jù)預(yù)測模型。利用該模型對供水?dāng)?shù)據(jù)進行預(yù)測,所得預(yù)測結(jié)果與實際值的誤差小,具有較為理想的預(yù)測精度。針對有爆管等異常發(fā)生時水壓通常會產(chǎn)生較大變化的特征,提出通過計算不同采集點之間的水壓的異常程度,來對異常進行判定與定位。然后,論文在討論協(xié)同控制的方法和技術(shù)的基礎(chǔ)上,敘述了對供水管網(wǎng)進行爆管檢測的常見方案,提出將獨立計量區(qū)域(DMA)及分布式模型預(yù)測控制技術(shù)(DMPC)用于供水管網(wǎng)的遠(yuǎn)程協(xié)同控制,并完成了模型設(shè)計和仿真。最后,介紹了協(xié)同控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及整體架構(gòu),并對供水管網(wǎng)的預(yù)測控制方案的實現(xiàn)效果進行了分析。結(jié)果表明,本系統(tǒng)能夠有效地對供水管網(wǎng)進行預(yù)測控制,在供水行業(yè)上具有良好的應(yīng)用前景,并且該方案在其他的類似場景中具有可適應(yīng)性。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of China's economy and the continuous improvement of national living standards, a large number of high-rise buildings have been built. The public put forward higher demands on the water quality and water pressure of domestic water. Non-negative pressure water supply can reduce the pollution of secondary water supply and raise water pressure effectively. The operation and maintenance of secondary water supply equipment, energy saving and reducing the impact of water supply equipment on urban water supply network have been widely used. Accurate predictive control can effectively reduce the pressure impact of secondary water supply equipment on urban water supply network and reduce the pressure fluctuation of water supply network. To improve the stability of the water supply network and its surrounding branch water supply network. The paper is based on the Internet of things technology. Collaborative control of remote water supply facilities is carried out through time series analysis and predictive control. The main work includes the following aspects: firstly, this paper synthesizes the characteristics of water supply infrastructure and Internet of things technology. The remote data acquisition of water supply facilities and remote control of water supply equipment are realized. The hardware module of data acquisition is designed and Modbus is adopted. Ethernet and GPRS realize the data communication between collector and PLC and between collector and server, and realize that the collector can read the real-time data of water supply from PLC. The collector uploads the water supply state data to the server and the server and sends the remote control command to the collector, and through the short message sending function on the collector, it ensures that when the water supply network has abnormal occurrence. The server can notify the remote collector in time to send alarm information, improve the efficiency of operation and maintenance of water supply network, and effectively reduce the cost of operation and maintenance. This paper analyzes the time series of the data collected from the water supply facilities. According to the time series of the daily water use data of the water supply network, it has obvious periodicity and trend. A prediction model of water supply data based on seasonal ARIMA model is proposed, which is used to predict the water supply data, and the error between the predicted results and the actual values is small. In view of the characteristics that the water pressure usually changes greatly when the tube burst occurs, it is proposed to calculate the abnormal degree of the water pressure between different sampling points. Then, on the basis of discussing the method and technology of cooperative control, the common scheme of pipe burst detection for water supply network is described. An independent measurement area (DMA) and distributed model predictive control technology (DMPC) are proposed for remote collaborative control of water supply network, and the model design and simulation are completed. This paper introduces the topological structure and the whole structure of the collaborative control system, and analyzes the effect of the predictive control scheme of the water supply network. The results show that the system can effectively predict and control the water supply network. It has a good application prospect in water supply industry, and the scheme has adaptability in other similar scenarios.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273;TU991.33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1469480