【正文】 理 ? 綜合優(yōu)化原理 城市 (鎮(zhèn) ) 供水輸配項目智能決策支持管理系統(tǒng) ? 一種基于計算機企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) ( Intra) 和通信技術(shù)的協(xié)作型、多目標(biāo)智能化決策支持系統(tǒng)在城市 (鎮(zhèn) ) 供水項目管理中的應(yīng)用。該系統(tǒng)具有多態(tài)預(yù)測報警 ,供水輸配管網(wǎng) (當(dāng)前、歷史 ) 資料多圖層快速搜索成圖、設(shè)計與優(yōu)化改造方案的提供、成本核算與分析及供水輔助設(shè)施維修方案的提供等功能 。 ? 主要部件包括數(shù)據(jù)庫、模型庫、方法庫、知識庫及其管理系統(tǒng) ,推理機 ,一致性尋找、模糊匹配與通信模塊 ,接口部件 ,調(diào)度圖型顯示屏等 。 ? 系統(tǒng)運行環(huán)境硬件包括專用數(shù)據(jù)服務(wù)器、文件服務(wù)器各一臺 。通信前置處理、數(shù)據(jù)處理終端 (或微機 ) 若干臺 ,輔助性設(shè)備等。 ? 智能決策支持系統(tǒng) IDSS 是決策支持系統(tǒng)DSS 與專家系統(tǒng) ES 的集成與結(jié)合 ,比傳統(tǒng)DSS 增加了推理機、知識庫及其管理系統(tǒng)。它是解決半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化問題時 ,在遇到實際問題與所建立模型不一致而導(dǎo)致無力指導(dǎo)用戶修改模型的情況下 ,以其知識庫中的專家決策思維過程、成功經(jīng)驗、有關(guān)科學(xué)知識來協(xié)助解決問題的一種決策支持系統(tǒng) ,其特點如下 : ? (1) 具有推理機構(gòu) ,能模擬決策者的思維過程。 ? (2) 能跟蹤問題的求解過程 ,證明模型的正確性。 ? (3) 通過人機對話輔助診斷半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化問題的邊界條件與環(huán)境。 ? (4) 能回答 why , when , if ?then 等解釋性、條件性的問題 ,使決策者不僅知道結(jié)論 ,還可知道產(chǎn)生結(jié)論的原因。 ? 將其運用于城市 (鎮(zhèn) ) 供水輸配項目管理中是對水資源管理(供水部分 ) 的變革。水資源不僅具有稀缺性 ,而且在供水過程中形成了供水部門的行業(yè)自然壟斷和多部門的政府行政保護 ,由此滋生了“人情水”、漏水及壟斷利潤 ,這些都以極高的價格轉(zhuǎn)移給了消費者 ,更為嚴(yán)重的是這種水資源管理方式大大降低了水的利用效率 ,導(dǎo)致用水供需矛盾的加劇 ,進而引起對水資源的掠奪性開采 ,最終損害自然與經(jīng)濟系統(tǒng)。 ? 因此在水資源配置及管理的體制性制約因素改革過程中 ,通過運用智能決策支持系統(tǒng)的先進技術(shù)手段和管理方式 ,降低消耗、控制浪費、提高水的利用率 ,同時變過去管理中的人網(wǎng)分離為人網(wǎng)結(jié)合 ,提高供水服務(wù)質(zhì)量 ,將對水資源管理產(chǎn)生重大轉(zhuǎn)變 ,具有重大的現(xiàn)實意義 總體結(jié)構(gòu) ? 本系統(tǒng)目的是為城市 (鎮(zhèn) ) 供水輸配項目管理中的設(shè)計安裝、運行管理、經(jīng)濟分析、安全維護及搶修搶險等工況下的決策起輔助與支持作用。 ? (1) 模型特點。本系統(tǒng)為多態(tài)、多目標(biāo)智能化決策支持系統(tǒng)。具有多態(tài)預(yù)測報警 ,多圖層快速搜索成圖 ,快速判斷失常片區(qū) ,管網(wǎng)設(shè)計與優(yōu)化改造方案的提供 ,在線壓力、流量、濁度與余氯等參數(shù)的監(jiān)測 ,調(diào)壓及泄漏 (包括爆管 ) 搶修搶險方案的提供 ,管網(wǎng)供水輔助設(shè)施維護維修方案的提供等一系列功能。 ? 當(dāng)單體決策者不止一個時 ,可以認(rèn)為該系統(tǒng)實質(zhì)是一個群體智能決策支持系統(tǒng)。 (2) 決策支持 ? ①第一級提供常規(guī)的數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)。如營業(yè)抄收 ? 管理系統(tǒng)、報裝設(shè)計安裝管理系統(tǒng)、搶修搶險調(diào)度管理系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)等 ,用以提供公司所需的結(jié)構(gòu)化事物管理 ,包括制度及規(guī)范的管理 。 ? ② 第二級提供供水輸配項目管理中運用各學(xué)科專業(yè)知識集成后的技術(shù)方法 ,用以消除各級管理者之間的交流障礙 ,通過改進決策成員間的信息交流實現(xiàn)決策過程的優(yōu)化 。 ? ③ 第三級提供較成熟的多種狀態(tài)下的輔助決策方法。 總體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖與系統(tǒng)流程圖 城市供水項目管理智能決策支持系統(tǒng)框圖 城市供水項目管理智能決策支持系統(tǒng)流程圖 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng) ? ①數(shù)據(jù)模型設(shè)計運用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 ,定義語義信息 ,協(xié)調(diào)總體與單體的聯(lián)系。由于管線及輸配數(shù)據(jù)量較大、信息多 ,在數(shù)據(jù)管理中須實現(xiàn)運用數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)文件、字段、字段數(shù)據(jù)多級查詢、修改、增刪管理。 ? ②數(shù)據(jù)庫包括管網(wǎng)、輸配、用戶等歷史與實時數(shù)據(jù)。一是歷史數(shù)據(jù)。管網(wǎng)地理資料、流量和濁度與余氯前期數(shù)據(jù)、壓力前期波動圖表、管網(wǎng)改造資料、材料資料、防腐資料等 。二是實時數(shù)據(jù)。動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)輸入的流量、壓力、濁度、余氯、供水波動幅度、總流量計量、壓送記錄、歷史記錄、調(diào)節(jié)閥運行情況及有關(guān)突變信息。 ? ③單體數(shù)據(jù)庫存放必須的數(shù)據(jù) ,對個人專業(yè)數(shù)據(jù)進行必要的補充 ,即從總體 DB 中取用有用數(shù)據(jù)便于單體決策 。同時存入專業(yè)數(shù)據(jù) ,如計量站內(nèi)的儀表校驗數(shù)據(jù)、流量計修正及壓力修正參數(shù)等。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 模型庫及其管理系統(tǒng) 總體模型庫由總體協(xié)調(diào)庫、監(jiān)測警報與防治、優(yōu)化調(diào)度模塊組成。 ? ①總體協(xié)調(diào)模型將決策任務(wù)分成獨立又聯(lián)系的子任務(wù) ,分配給各單體決策者 ,如管線管理、報裝管理、營業(yè)管理、計量管理等。 ? ②監(jiān)測警報與防治模型 ,存儲有管線泄漏、爆管及流量異常、壓力異常警報模型 ,還存儲有險情處理方式模型。經(jīng)實情與警報分析 ,有總體協(xié)調(diào)員與單體用戶優(yōu)選方案 ,最終經(jīng)實際參數(shù)對照選取一種或兩種模型 ,經(jīng)系統(tǒng)分析法給予確定。 ? ③優(yōu)化調(diào)度方案模型中存有管網(wǎng)輸配調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的各種資料及通過多目標(biāo)選擇優(yōu)選出的調(diào)度方案。實際操作中 ,由總體協(xié)調(diào)員匯集各單體用戶的參考方案 ,優(yōu)化后進行調(diào)度模擬 ,模擬過程傳送至調(diào)度中心。調(diào)度中心依據(jù)總體布局及模擬中各實施單位情況以及通訊模塊上傳的實際效果反饋情況 ,下達(dá)更改指令。這個過程反復(fù)進行直至獲得滿意效果為止。 ? ④為便于與數(shù)據(jù)庫的配合 ,模型庫中的模型設(shè)計出“因素 —關(guān)系”模型。單體模型庫則以單體專業(yè)知識模型為主。 ? ⑤模型庫管理系統(tǒng)提供模型構(gòu)造語言 ,并保證單體與總體模型間的數(shù)據(jù)兼容性 ,允許多重訪問與多種閉環(huán)反饋。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 方法庫及其管理系統(tǒng) ? 方法庫由數(shù)學(xué)算法子庫、定型推理方法子庫和功能子庫組成。①數(shù)學(xué)算法子庫。主要包括 :預(yù)測方法、多指標(biāo)決策方法、決策樹分析、馬爾可夫模型、存儲模型、運輸模型、線性回歸預(yù)測算法、排隊理論、矩陣算法、誤差分析 ,這些算法工具可同時、多次、重復(fù)調(diào)用 。 ② 定性推理方法子庫。即將部分知識的表達(dá)式量化 ,按實際要求、規(guī)定進行匹配運算得出規(guī)則 ,再得出上、下限值 ,用于判定 ,但匹配成功須經(jīng)多步模擬檢驗 。 ③ 功能子庫 ,主要提供制圖、表單生成。在中 ,該庫包含數(shù)字化儀、打印機、圖層搜索的導(dǎo)向模塊 ,以便生成準(zhǔn)確有效的信息 。同時支持動態(tài)屏、終端彩顯的不同權(quán)限的顯示與輸入、輸出 。 ④ 單體方法庫 ,存貯專業(yè)用戶的專業(yè)領(lǐng)域方法 ,包括人工經(jīng)驗優(yōu)選法 (或經(jīng)驗公式 ) ,如供水水質(zhì)、管網(wǎng)設(shè)計參數(shù)、壓力分布等。此外 ,單體用戶共享總體方法庫中的子庫 。 ⑤ 方法庫管理系統(tǒng)完成方法的存貯、定義、修改、增刪和使用權(quán)限的制定 ,且建立簡單、分級的關(guān)鍵字查詢匹配方式 ,以獲得快速、簡捷的方法搜索功能。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 知識庫及其管理系統(tǒng) ? 知識庫在中指單體決策者 (專家 ) 知識庫 ,當(dāng)總體協(xié)調(diào)員需要相關(guān)知識時 ,可以通過聯(lián)網(wǎng)調(diào)用單體知識庫 ,各知識庫中主要存放專門領(lǐng)域的專家知識、引導(dǎo)性知識、接口知識等。本系統(tǒng)以規(guī)則形式存放知識于知識庫中。規(guī)則形式包括產(chǎn)生規(guī)則 (用以描述事件之間關(guān)系 ) 、過程性規(guī)則 (用以驅(qū)動推理機執(zhí)行知識庫的某些操作 ) 。 ? 知識表達(dá)采用 Horn 子句形式 ,知識元組用樹形結(jié)構(gòu)表達(dá)。查詢時用 SQL2023 的查詢按鈕搜索匹配關(guān)鍵詞。知識庫管理系統(tǒng)用數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)實現(xiàn)。用 DBMS 實現(xiàn)大型知識庫的組織與存儲 , 關(guān)鍵問題在于搜索的匹配時間 , 這一方面需要對 SQL2023 語言編寫的模塊程序及 DBMS 進一步優(yōu)化。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 推理機 ? 推理機與數(shù)據(jù)庫、知識庫之間的無縫連接與緊密配合 ,是發(fā)揮推理機作用的關(guān)鍵。有效的解決方法之一就是采用超并行聯(lián)機和聯(lián)想存儲器技術(shù) ,實現(xiàn)按照查詢內(nèi)容尋址匹配。對定性推理 ,可選用定性推理法及定性模擬法。供水管網(wǎng)輸配項目管理系統(tǒng)中的可變因素如壓力、流量、泄漏與爆管具有突變性 ,有的可逆 ,有的不可逆 ,故在定性進程法中 ,引入閾值干擾函數(shù) ,以提高狀態(tài)轉(zhuǎn)化路徑反映的真實性、可靠性。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 一致性尋找模塊 ? 在中它用于解決偏好綜合技術(shù)及一致性尋找算法 ,并解決一致性模糊匹配問題。在實際操作中 ,多采用多數(shù)占主原則、序和規(guī)則、折中排序規(guī)則及權(quán)重占主規(guī)則 ,由總體協(xié)調(diào)員會同各單體用戶 (各領(lǐng)域?qū)＜?) 共同商定 ,制定實用的綜合規(guī)則 ,用于解決偏好綜合技術(shù)問題。也可以采用可磋商方案識別器(NAI 算法 ) 來提供一致性尋找算法 ,即以“擴展 —收縮 —交叉”三步概念機制為基礎(chǔ) ,推導(dǎo)出全部成員接受的公共解。偏好技術(shù)最終不能一致時 ,采用模糊算法 ,達(dá)到公共解的一致。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 通信模塊 ? 分為內(nèi)部通信與外部通信。一是內(nèi)部通信支持。協(xié)調(diào)信息交流 ,強制實施通信協(xié)議 ,尋找數(shù)據(jù)相容性 ,保持該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、知識庫、模型庫、方法庫、推理機、一致性尋找模塊等對數(shù)據(jù)的需要。內(nèi)部通信方式用客戶服務(wù)器模式 (CS) 網(wǎng)絡(luò)模型或WINDOWS支持的網(wǎng)絡(luò)模型。二是外部通信部件主要用以解決與動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的通信連接 ,該部件可與無線電通訊設(shè)備連接 ,或采用星狀光纜方式連接。在中 ,因需采樣的調(diào)壓及流量設(shè)備數(shù)量眾多 ,且分布范圍較大。采用低成本的無線電數(shù)據(jù)傳送較為合適 ,但應(yīng)保證其傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ?接口 ?采用可視化操作系統(tǒng)與 SQL2023 數(shù)據(jù)庫語言編程 ,人機對話界面更直觀化?？刹捎貌藛?、提問的綜合方式 ,要求界面操作簡單化 ,按鈕設(shè)計定義準(zhǔn)確 ,使人機對話的效率提高。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ?圖形顯示及資料數(shù)字化系統(tǒng) ?采用背投式大屏幕或精細(xì)全彩 LED 顯示屏 ,用于顯示管線運行、流量調(diào)度等的動態(tài)信息 ,并由各站點的終端顯示器顯示各單體權(quán)限下的同步內(nèi)容。因涉及大量大圖幅的地理資料和片區(qū)圖層的劃分 ,數(shù)字化儀 (如CALCOMP) 和大幅面打印機是系統(tǒng)必需的設(shè)備。 系統(tǒng)運行環(huán)境 ? 系統(tǒng)采用局域網(wǎng)方式 ,各單體用戶以客戶機方式與服務(wù)器連接。其中服務(wù)器包含數(shù)據(jù)服務(wù)器 1 臺、文件服務(wù)器 1 臺 ,調(diào)度指揮中心以微機充當(dāng)通信前置機 ,以集線器 HUB 與各單體用戶連接 ,而用戶以終端機或微機進行操作。外圍各監(jiān)測點采用單片機采集數(shù)據(jù) ,發(fā)往服務(wù)器或通過話網(wǎng)傳送模擬數(shù)據(jù)。由前置機 A/ D 卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字化數(shù)據(jù)向服務(wù)器提供。 ? 軟件開發(fā)基于 Windows Server 2023 的網(wǎng)絡(luò)平臺 ,后臺數(shù)據(jù)庫采用 Microsoft SQL 2023SERVER ,應(yīng)用程序則采用Delphi5。系統(tǒng)外殼與數(shù)據(jù)文件采用 SQL2023 編制 。對數(shù)據(jù)處理使用 C + +語言以提高運算效率 。對屏幕、圖形的數(shù)據(jù)管理采用 SQL2023。 考察作業(yè) ?城市“水問題”決策支持系統(tǒng)的分析、設(shè)計報告，以北京市為例。 ?要求 3500－ 5500字，闡明“水問題”的決策目標(biāo)，需求分析、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與功能。 演講完畢，謝謝觀看！