城市排水管网系统的建模、优化运行与控制方法及应用

基本信息
批准号:61333009
项目类别:重点项目
资助金额:310.00
负责人:薛安克
学科分类:
依托单位:杭州电子科技大学
批准年份:2013
结题年份:2018
起止时间:2014-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周绍生,李德伟,王建中,葛铭,杨成忠,唐贞伟,赖晓平,陈友仁,何中杰
关键词:
建模城市排水管网信息融合优化控制
结项摘要

Urban drainage is an important national strategy and a critical project of civilian engineering. Due to the high complexity of urban drainage networks, the high level of uncertainty in the operational environment, and the stringent standard of its deployment, it is a huge challenge to meet the necessary requirements of the operational safety, energy-saving, and high-efficiency under any circumstances. Aiming at the imperative demand for the urban drainage, this project is going to research the system optimization & control theories, methods, techniques, and applications for the urban drainage networks. The detailed research includes: by analyzing the characteristics of hydraulics, the network topology evolution, etc., we will propose a data-driven modeling method of hydraulics, and build a dynamic model with uncertain hydraulics properties for the drainage network system; by studying the influence of the current state to the drainage under the gravity flow, we will propose a new concept of current situation for the networked drainage, as well as the current situation estimation methods based on the multi-source information fusion. Moreover, we will discuss a distributed multi-source and heterogeneous information fusion theory for the uncertainty environments; by considering the safety mechanisms for preventing the dirty water overflowing and flooding in the routine and emergent cases, we will put forward control theories, methods and techniques of safety operation under typical hazard situations; by investigating the integrated optimization problem for the system’s energy consumption, the quantity of the overflowed dirty water and the efficiency of the drainage, we will propose the optimization and control theories & methods to promote the safety, energy-saving and efficiency for the urban drainage system. Finally, the proposed theories and methods will be tested based on the real systems’ data, and to go trial operation on the Hangzhou urban drainage networks.

城市安全排水是一项重要国家战略和重大民生工程。由于系统的高度复杂性,运行环境的高度不确定性,以及要求的高标准性,保证其在任何情况下安全、节能和高效运行,非常具有挑战性。本课题针对我国城市排水的迫切需求,开展城市排水管网系统优化运行与控制的理论、方法、技术与应用研究。内容包括:研究水力学、拓扑演变等特性,提出结合数据的水力学建模方法,建立城市排水管网系统不确定水力学动态模型;研究重力流状况下水流状态影响排水问题,提出管网排水的水流态势概念,提出多源信息融合水流态势估计方法,建立不确定分布式多源异类信息融合理论和方法;研究日常和危急情况下,防止污水溢出、防涝等安全排放机理,提出典型危险态势安全运行和控制的理论、方法和技术;研究系统能耗、污水溢流量、排放效率等综合优化问题,提出城市排水管网系统安全、节能和高效综合优化和控制的理论和方法。最后以实际系统数据实验验证,并在杭州市排水管网系统运行。

项目摘要

本课题针对我国城市排水的迫切需求,开展城市排水管网系统优化运行与控制的理论、方法、技术与应用研究。基于复杂网络系统与图论的理论,研究了管网的拓扑结构对系统性能的影响,给出了一种快速确定系统关键节点的方案,为管网的设计与优化控制奠定了基础。提出了基于DS证据理论和反馈融合技术的反馈式态势估计方法,建立了城市排水管网水流态势图,实现了水流态势的评估。研究了排水管网的智能防外破检测问题,基于卷积神经网络和超限学习理论,提高了管网系统防外破预警系统的准确性与稳定性。研究了管网系统的综合优化运行控制问题,提出了重复预测控制和2D迭代学习预测控制算法,并改进了拟等效集结预测控制和衰减集结预测控制策略,有效解决了复杂大系统的高维性带来的计算困难问题。在理论研究的基础上,开发了排水系统的信息采集与优化调度系统,提升了城市水务系统运行效率。.本项目发表了高水平的国际期刊论文和国际会议论文108篇,其中IEEE/IFAC等重要杂志和会议30篇。申请发明专利32项,其中授权10项,取得软件著作权12项,出版专著1本。培养博士研究生9 名,硕士研究生36名,国家杰出青年1人,入选国家百千万人才计划1人,长江学者青年学者1人,浙江省杰出青年2人,浙江省151人才2人,浙江省万人领军人才2人。获浙江省自然科学一等奖1项,浙江省科技进步二等奖1项。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
2

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
3

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
4

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
5

一种改进的多目标正余弦优化算法

一种改进的多目标正余弦优化算法

DOI:
发表时间:2019

薛安克的其他基金

批准号:60174029
批准年份:2001
资助金额:19.00
项目类别:面上项目
批准号:60434020
批准年份:2004
资助金额:170.00
项目类别:重点项目

相似国自然基金

1

基于分层鲁棒优化的城市排水系统协同控制与优化运行技术研究

批准号:51778327
批准年份:2017
负责人:董欣
学科分类:E1004
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
2

间歇过程高效运行的建模控制方法及应用

批准号:61433005
批准年份:2014
负责人:高福荣
学科分类:F0301
资助金额:365.00
项目类别:重点项目
3

重载列车驾驶过程建模与运行优化控制方法

批准号:61803155
批准年份:2018
负责人:付雅婷
学科分类:F0302
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

流程工业优化控制与安全运行知识自动化系统设计方法与应用研究

批准号:61533007
批准年份:2015
负责人:王福利
学科分类:F0302
资助金额:285.00
项目类别:重点项目