【正文】 理 ? 綜合優(yōu)化原理 城市 (鎮(zhèn) ) 供水輸配項(xiàng)目智能決策支持管理系統(tǒng) ? 一種基于計(jì)算機(jī)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(xiàng)目管理中的應(yīng)用。該系統(tǒng)具有多態(tài)預(yù)測(cè)報(bào)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(jì)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(kù)、模型庫(kù)、方法庫(kù)、知識(shí)庫(kù)及其管理系統(tǒng) ,推理機(jī) ,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(yùn)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(tái) 。通信前置處理、數(shù)據(jù)處理終端 (或微機(jī) ) 若干臺(tái) ,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(jī)、知識(shí)庫(kù)及其管理系統(tǒng)。它是解決半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題時(shí) ,在遇到實(shí)際問(wèn)題與所建立模型不一致而導(dǎo)致無(wú)力指導(dǎo)用戶修改模型的情況下 ,以其知識(shí)庫(kù)中的專家決策思維過(guò)程、成功經(jīng)驗(yàn)、有關(guān)科學(xué)知識(shí)來(lái)協(xié)助解決問(wèn)題的一種決策支持系統(tǒng) ,其特點(diǎn)如下 : ? (1) 具有推理機(jī)構(gòu) ,能模擬決策者的思維過(guò)程。 ? (2) 能跟蹤問(wèn)題的求解過(guò)程 ,證明模型的正確性。 ? (3) 通過(guò)人機(jī)對(duì)話輔助診斷半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化問(wèn)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(wèn)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(yùn)用于城市 (鎮(zhèn) ) 供水輸配項(xiàng)目管理中是對(duì)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(guò)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(hù) ,由此滋生了“人情水”、漏水及壟斷利潤(rùn) ,這些都以極高的價(jià)格轉(zhuǎn)移給了消費(fèi)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(jìn)而引起對(duì)水資源的掠奪性開采 ,最終損害自然與經(jīng)濟(jì)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(guò)程中 ,通過(guò)運(yùn)用智能決策支持系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)手段和管理方式 ,降低消耗、控制浪費(fèi)、提高水的利用率 ,同時(shí)變過(guò)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(duì)水資源管理產(chǎn)生重大轉(zhuǎn)變 ,具有重大的現(xiàn)實(shí)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(xiàng)目管理中的設(shè)計(jì)安裝、運(yùn)行管理、經(jīng)濟(jì)分析、安全維護(hù)及搶修搶險(xiǎn)等工況下的決策起輔助與支持作用。 ? (1) 模型特點(diǎn)。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(cè)報(bào)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(jì)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(cè) ,調(diào)壓及泄漏 (包括爆管 ) 搶修搶險(xiǎn)方案的提供 ,管網(wǎng)供水輔助設(shè)施維護(hù)維修方案的提供等一系列功能。 ? 當(dāng)單體決策者不止一個(gè)時(shí) ,可以認(rèn)為該系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是一個(gè)群體智能決策支持系統(tǒng)。 (2) 決策支持 ? ①第一級(jí)提供常規(guī)的數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)。如營(yíng)業(yè)抄收 ? 管理系統(tǒng)、報(bào)裝設(shè)計(jì)安裝管理系統(tǒng)、搶修搶險(xiǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)、財(cái)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(jí)提供供水輸配項(xiàng)目管理中運(yùn)用各學(xué)科專業(yè)知識(shí)集成后的技術(shù)方法 ,用以消除各級(jí)管理者之間的交流障礙 ,通過(guò)改進(jìn)決策成員間的信息交流實(shí)現(xiàn)決策過(guò)程的優(yōu)化 。 ? ③ 第三級(jí)提供較成熟的多種狀態(tài)下的輔助決策方法。 總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖與系統(tǒng)流程圖 城市供水項(xiàng)目管理智能決策支持系統(tǒng)框圖 城市供水項(xiàng)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(kù)及其管理系統(tǒng) ? ①數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)運(yùn)用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) ,定義語(yǔ)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(shí)現(xiàn)運(yùn)用數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)文件、字段、字段數(shù)據(jù)多級(jí)查詢、修改、增刪管理。 ? ②數(shù)據(jù)庫(kù)包括管網(wǎng)、輸配、用戶等歷史與實(shí)時(shí)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(dòng)圖表、管網(wǎng)改造資料、材料資料、防腐資料等 。二是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸入的流量、壓力、濁度、余氯、供水波動(dòng)幅度、總流量計(jì)量、壓送記錄、歷史記錄、調(diào)節(jié)閥運(yùn)行情況及有關(guān)突變信息。 ? ③單體數(shù)據(jù)庫(kù)存放必須的數(shù)據(jù) ,對(duì)個(gè)人專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的補(bǔ)充 ,即從總體 DB 中取用有用數(shù)據(jù)便于單體決策 。同時(shí)存入專業(yè)數(shù)據(jù) ,如計(jì)量站內(nèi)的儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)、流量計(jì)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(kù)及其管理系統(tǒng) 總體模型庫(kù)由總體協(xié)調(diào)庫(kù)、監(jiān)測(cè)警報(bào)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(dú)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(bào)裝管理、營(yíng)業(yè)管理、計(jì)量管理等。 ? ②監(jiān)測(cè)警報(bào)與防治模型 ,存儲(chǔ)有管線泄漏、爆管及流量異常、壓力異常警報(bào)模型 ,還存儲(chǔ)有險(xiǎn)情處理方式模型。經(jīng)實(shí)情與警報(bào)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(shí)際參數(shù)對(duì)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(guò)多目標(biāo)選擇優(yōu)選出的調(diào)度方案。實(shí)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(jìn)行調(diào)度模擬 ,模擬過(guò)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(shí)施單位情況以及通訊模塊上傳的實(shí)際效果反饋情況 ,下達(dá)更改指令。這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行直至獲得滿意效果為止。 ? ④為便于與數(shù)據(jù)庫(kù)的配合 ,模型庫(kù)中的模型設(shè)計(jì)出“因素 —關(guān)系”模型。單體模型庫(kù)則以單體專業(yè)知識(shí)模型為主。 ? ⑤模型庫(kù)管理系統(tǒng)提供模型構(gòu)造語(yǔ)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(wèn)與多種閉環(huán)反饋。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 方法庫(kù)及其管理系統(tǒng) ? 方法庫(kù)由數(shù)學(xué)算法子庫(kù)、定型推理方法子庫(kù)和功能子庫(kù)組成。①數(shù)學(xué)算法子庫(kù)。主要包括 :預(yù)測(cè)方法、多指標(biāo)決策方法、決策樹分析、馬爾可夫模型、存儲(chǔ)模型、運(yùn)輸模型、線性回歸預(yù)測(cè)算法、排隊(duì)理論、矩陣算法、誤差分析 ,這些算法工具可同時(shí)、多次、重復(fù)調(diào)用 。 ② 定性推理方法子庫(kù)。即將部分知識(shí)的表達(dá)式量化 ,按實(shí)際要求、規(guī)定進(jìn)行匹配運(yùn)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(yàn) 。 ③ 功能子庫(kù) ,主要提供制圖、表單生成。在中 ,該庫(kù)包含數(shù)字化儀、打印機(jī)、圖層搜索的導(dǎo)向模塊 ,以便生成準(zhǔn)確有效的信息 。同時(shí)支持動(dòng)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(kù) ,存貯專業(yè)用戶的專業(yè)領(lǐng)域方法 ,包括人工經(jīng)驗(yàn)優(yōu)選法 (或經(jīng)驗(yàn)公式 ) ,如供水水質(zhì)、管網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)、壓力分布等。此外 ,單體用戶共享總體方法庫(kù)中的子庫(kù) 。 ⑤ 方法庫(kù)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(jiǎn)單、分級(jí)的關(guān)鍵字查詢匹配方式 ,以獲得快速、簡(jiǎn)捷的方法搜索功能。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 知識(shí)庫(kù)及其管理系統(tǒng) ? 知識(shí)庫(kù)在中指單體決策者 (專家 ) 知識(shí)庫(kù) ,當(dāng)總體協(xié)調(diào)員需要相關(guān)知識(shí)時(shí) ,可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)調(diào)用單體知識(shí)庫(kù) ,各知識(shí)庫(kù)中主要存放專門領(lǐng)域的專家知識(shí)、引導(dǎo)性知識(shí)、接口知識(shí)等。本系統(tǒng)以規(guī)則形式存放知識(shí)于知識(shí)庫(kù)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(guò)程性規(guī)則 (用以驅(qū)動(dòng)推理機(jī)執(zhí)行知識(shí)庫(kù)的某些操作 ) 。 ? 知識(shí)表達(dá)采用 Horn 子句形式 ,知識(shí)元組用樹形結(jié)構(gòu)表達(dá)。查詢時(shí)用 SQL2023 的查詢按鈕搜索匹配關(guān)鍵詞。知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)。用 DBMS 實(shí)現(xiàn)大型知識(shí)庫(kù)的組織與存儲(chǔ) , 關(guān)鍵問(wèn)題在于搜索的匹配時(shí)間 , 這一方面需要對(duì) SQL2023 語(yǔ)言編寫的模塊程序及 DBMS 進(jìn)一步優(yōu)化。 主要部件結(jié)構(gòu)與功能 ? 推理機(jī) ? 推理機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)之間的無(wú)縫連接與緊密配合 ,是發(fā)揮推理機(jī)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(jī)和聯(lián)想存儲(chǔ)器技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)按照查詢內(nèi)容尋址匹配。對(duì)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(xiàng)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(jìn)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(shí)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(wèn)題。在實(shí)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(huì)同各單體用戶 (各領(lǐng)域?qū)＜?) 共同商定 ,制定實(shí)用的綜合規(guī)則 ,用于解決偏好綜合技術(shù)問(wèn)題。也可以采用可磋商方案識(shí)別器(NAI 算法 ) 來(lái)提供一致性尋找算法 ,即以“擴(kuò)展 —收縮 —交叉”三步概念機(jī)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(shí) ,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(qiáng)制實(shí)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(kù)、知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)、方法庫(kù)、推理機(jī)、一致性尋找模塊等對(duì)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信連接 ,該部件可與無(wú)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(wú)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(kù)語(yǔ)言編程 ,人機(jī)對(duì)話界面更直觀化?？刹捎貌藛巍⑻釂?wèn)的綜合方式 ,要求界面操作簡(jiǎn)單化 ,按鈕設(shè)計(jì)定義準(zhǔn)確 ,使人機(jī)對(duì)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(yùn)行、流量調(diào)度等的動(dòng)態(tài)信息 ,并由各站點(diǎn)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(jī)是系統(tǒng)必需的設(shè)備。 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境 ? 系統(tǒng)采用局域網(wǎng)方式 ,各單體用戶以客戶機(jī)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(tái)、文件服務(wù)器 1 臺(tái) ,調(diào)度指揮中心以微機(jī)充當(dāng)通信前置機(jī) ,以集線器 HUB 與各單體用戶連接 ,而用戶以終端機(jī)或微機(jī)進(jìn)行操作。外圍各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用單片機(jī)采集數(shù)據(jù) ,發(fā)往服務(wù)器或通過(guò)話網(wǎng)傳送模擬數(shù)據(jù)。由前置機(jī) 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(tái) ,后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)數(shù)據(jù)處理使用 C + +語(yǔ)言以提高運(yùn)算效率 。對(duì)屏幕、圖形的數(shù)據(jù)管理采用 SQL2023。 考察作業(yè) ?城市“水問(wèn)題”決策支持系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)報(bào)告，以北京市為例。 ?要求 3500－ 5500字，闡明“水問(wèn)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！