用于生成适于被发送至水排放网络中的致动器的控制信号的方法技术

本发明专利技术包括一种计算机实施的方法，用于生成适于被发送至区域中的水排放网络DN中的诸如闸门和泵的致动器的控制信号，所述方法包括：‑从所述传感器或从外部源接收DN数据，所述DN数据包括雨强度度量、水液位度量、所述区域的DN拓扑中的一个或更多；‑生成或接收待优化的目标函数；‑接收多目标优化方法的选择，此多目标优化优选地包括按字母排序的方法或加权和方法；‑生成优化问题；‑对所述优化问题进行求解，由此生成要被发送至所述水排放网络DN中的致动器的策略。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成适于被发送至水排放网络中的致动器的控制信号的方法
本专利技术涉及用于控制水排放网络的方法。特别是，其涉及用于生成适于被发送至水排放网络中的致动器的策略或控制信号的方法。
技术介绍
组合城市排放网络(UDN)对废水和雨水一起进行收集和传送。此混合的水被发送至废水处理厂(WWTP)，在废水处理厂，在被释放到接收环境之前，此混合的水被处理。在大雨事件期间，UDN和WWTP容量能够容易地被超负荷，导致溢流(flooding)和未处理的水排放至称为组合下水道溢洪道(overflow)CSO的接收环境。组合下水道溢洪道CSO是减缓结构，也称为雨水调节器，其构成于组合下水道系统中以使超过污水处理厂的峰值设计流量的流量转向。为避免这个，现代UDN包括基础结构，诸如贮水池、闸门和泵，他们能够在下雨期间提供存储，以将水逐渐释放至WWTP。基于遥测法和远程控制来执行基础结构操作。在该领域需要提供能够在排放网络中的未预期状况下以自动方式进行响应的方法。
技术实现思路
为达此效果，本专利技术公开了一种用于生成要被发送至区域中的水排放网络DN中的诸如闸门和泵的致动器的策略的计算机实施的方法，策略是例如适于被发送至致动器的例如控制信号或电控制信号或电磁控制信号的形式，DN包括一个或更多传感器和适于接收生成的控制信号的一个或更多致动器，传感器适于捕获数据，该数据包括雨强度度量(measure)、水液位度量、所述区域的DN网络拓扑中的一个或更多。致动器和传感器在DN中直接或间接通信：这意味着他们可以直接通信或他们通过诸如计算机的附加元件通信。DN可以包括一个或更多下水道或管道、废水处理厂WWTP和/或组合下水道溢洪道CSO。根据本专利技术的方法包括：-从所述传感器或从外部源接收DN数据，所述DN数据包括雨强度度量、水液位度量、所述区域的DN拓扑中的一个或更多，-生成或接收待优化的目标函数，-接收优化方法的选择，此优化优选地包括按字母排序的方法或加权和方法，-生成优化问题，优选地描述：操作目的、网络的当前状态以及可能的策略动作的影响，-对所述优化问题进行求解，由此生成要被发送至所述水排放网络DN中的致动器的所述策略。动态模型包括变量，对于该变量，在优化步骤要满足目标。变量可以是体积、流量、雨强度度量和水液位。优选地，执行对优化问题进行求解的步骤以生成策略用户指定的时间范围或时间帧。优化问题包括方程和约束。可以通过与传感器和致动器连接的计算机构件来执行方法步骤；计算机构件还可以连接至WWTP、CSO或下水道或管道。可以通过传感器和致动器本地执行方法步骤。可以通过电通信构件或网络或通过电磁通信构件或网络，但是不限于这些类型的网络，来接收和发送数据。根据本专利技术的方法，生成或接收待优化的目标函数的选择就对不同工作条件的适配来说，容许灵活性。在范例中，可以通过连接至DN中的致动器或传感器的计算机装置中的接收构件来进行目标函数的接收。相比而言，本领域现有的用于生成要被发送至DN中的致动器的控制信号的方法不适于接收待优化的目标函数，并且因此所述方法基于不适于面向不同工作条件的静态模型。此外，根据本专利技术的方法，容许用于DN的诸如闸门和泵的致动器的策略的实时自动生成。根据本专利技术的方法根据接收优化方法的选择而进行响应，因此容许DN在非预期状况下自动反应。可以通过诸如计算机或膝上型电脑上的键盘的插入构件插入选择。优化方法的选择可以是选择多目标优化措施或方法，该多目标优化措施或方法可以考虑对于特定日期的预确立的偏好、或雨强度预测或DN使用统计。在可能的选择中，权重和方法提供对于对不同成本函数的预确立已知优先级的替代；例如，对避免使水转向至海预确立优先级是可能的，并且在第二优先级水平，避免街道溢流是可能的，或者反之亦然。以字母排序的方法容许给予数个变量相同的优先级，但是同时容许在第一计算中优化一个变量用于最大优化，并留下其他的以尽可能最佳优化顺序地对其进行求解。另一可能性是选择佩瑞多(Pareto)优化方法。作为替代，优化方法的选择可以是单目标的：在此情况下，根据本专利技术的方法可以被迭代预定义数量的次数，使得每次迭代对单个目标进行求解。变量的用于以独立方式，或不考虑其他变量，符合目标的最佳值可以被作为用于对随后的多目标优化措施进行求解的参考，并测试优化的质量。水液位度量可以从传感器取得，并且还可以利用水位计从CSO或从下水道取得。在实施例中，可以根据DN网络拓扑数据、诸如雨预测的外部数据、所述DN的动态模型、以及两个或更多元件的动态模型而改变目标函数，所述两个或更多元件至少是WWTP和CSO，并且目标函数包括用于最大化要发送至所述WWTP的水的体积和用于最小化与CSO和溢流有关的惩罚函数的优化目标。目标可以包括最大化或最小化在对优化问题进行求解时要满足的目标。有利地，归因于DN的动态模型，实施例提供整个DN的全局视觉，以最小化溢流和CSO。在实施例中，方法包括接收-用于所述DN的动态模型和两个或更多元件的动态模型的初始值，所述两个或更多元件至少是废水处理厂WWTP和组合下水道溢洪道CSO，以及-优化变量的初始值，任意一个来自所述方法的先前的实施或来自外部源。有利地，初始值的接收容许对于第一预确立的时间帧，每隔预确立的第二时间帧，计算控制策略，第一预确立的时间帧例如是30分钟，预确立的第二时间帧例如是5分钟。从而，例如，对于30分钟计算优化值并且每隔5分钟对他们进行校正是可能对：从而，可以有对其计算优化的6个5分钟的步骤。在实施例中，对方法进行迭代，并且存储每次迭代中计算的变量的值；在方法的迭代中，可以有5个5分钟的步骤，对于该步骤，可以以近似方式知晓变量的初始值和对于动态模型的初始值，并且变量的初始值和对于动态模型的初始值可以取自存储的值，从而加速了用于所述迭代的控制信号的生成。每次计算用于变量的值，方法可以将他们保留在数据库或存储器中，使得随后的计算从接近解的点开始；在本专利技术的范围内，这被处理为半热态起动(warmstart)。在执行用于致动器的控制变量的生成时，半热态起动容许高效的优化；从而，此实施例容许水排放网络DN中的致动器的响应时间的减少。在实施例中，能够每隔5分钟接收半热态起动，并且可以在随后的30分钟内计算优化。在实施例中，方法还包括接收工作流入物和WWTP适于处理的最大流入物。在此实施例中，WWTP的动态模型可以包括关于废水处理厂WWTP适于处理的最大流入物的数据，并且方法可以包括接收工作流入物以生成待优化的函数。在根据本专利技术的方法的实施例中，动态模型包括组合内部存储元件的水液位和流量的数据。此实施例容许计算通过WWTP中的元件的水的时滞。水液位容许计算WWTP能够通过数个元件或下水道管道转向的流量。在实施例中，方法还包括以下步骤：-从详细的水力模拟方法或从沿所述DN分布的传感器接收所述DN的当前状态，所述水力模拟器包括虚拟致动器，虚拟信号可以被发送至所述虚拟致动器，-在所述水力模拟方法中以预定义数量N的控制间隔生成优化函数并对其进行求解，-通过所述水力模拟方法发送第一组控制信号至所述虚拟致动器，以及-接收所述目标是否已经达到的验证。这些步骤容许在将控制信号发送至致动器之前对控制信号进行验证。详细的水力模拟方法可以是本领域已知的可用方法之一，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机实施的方法，用于生成要被发送至水排放网络DN中的诸如闸门和泵的致动器的策略，所述DN包括：‑一个或更多致动器(206，211，212)，适于接收所生成的控制信号，‑一个或更多传感器(208，201，202)，所述一个或更多传感器适于捕获包括所述区域的DN网络拓扑中的一个或更多的数据，诸如雨强度度量、水液位度量，‑所述致动器和传感器在所述DN中通信，所述方法包括：‑从所述传感器或从外部源接收DN数据，所述DN数据包括雨强度度量、水液位度量、所述区域的DN拓扑中的一个或更多，‑生成或接收待优化的目标函数，‑接收多目标优化方法的选择，此多目标优化优选地包括按字母排序的方法或加权和方法，‑生成优化问题，‑对所述优化问题进行求解，由此生成要被发送至所述水排放网络DN中的致动器的所述策略。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.30 EP EP15290295.3;2016.02.05 EP EP16020031.一种计算机实施的方法，用于生成要被发送至水排放网络DN中的诸如闸门和泵的致动器的策略，所述DN包括：-一个或更多致动器(206，211，212)，适于接收所生成的控制信号，-一个或更多传感器(208，201，202)，所述一个或更多传感器适于捕获包括所述区域的DN网络拓扑中的一个或更多的数据，诸如雨强度度量、水液位度量，-所述致动器和传感器在所述DN中通信，所述方法包括：-从所述传感器或从外部源接收DN数据，所述DN数据包括雨强度度量、水液位度量、所述区域的DN拓扑中的一个或更多，-生成或接收待优化的目标函数，-接收多目标优化方法的选择，此多目标优化优选地包括按字母排序的方法或加权和方法，-生成优化问题，-对所述优化问题进行求解，由此生成要被发送至所述水排放网络DN中的致动器的所述策略。2.根据权利要求1所述的方法，包括接收-用于所述DN的动态模型和两个或更多元件的动态模型的初始值，所述两个或更多元件至少是废水处理厂WWTP和组合下水道溢洪道CSO，以及-优化变量的初始值，任意一个来自所述方法的先前的实施或来自外部源。3.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括接收工作流入物和所述WWTP适于处理的最大流入物。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述DN的动态模型包括组合内部存储元件的液位和流量的数据。5.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括以下步骤：-从详细的水力模拟方法或从沿所述DN分布的传感器接收所述DN的当前状态，所述水力模拟器包括虚拟致动器，虚拟信号可以被发送至所述虚拟致动器，-在所述水力模拟方法中以预定义数量N的控制间隔生成优化函数并对其进行求解，-通过所述水力模拟方法发送第一组控制信号至所述虚拟致动器，以及-接收所述目标是否已经达到的验证。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·森布拉诺，B·约瑟夫杜兰，J·克韦多，V·普伊赫，M·萨拉门罗，J·马蒂，J·费卡洛斯朱庇特，
申请(专利权)人：苏伊士集团，
类型：发明
国别省市：法国,FR