室外真空排水系統(tǒng)建模的研究

　　將室外真空排水系統(tǒng)分為三個(gè)子系統(tǒng)，確定了子系統(tǒng)間的接口，建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在MATLAB/SIMULINK 環(huán)境下建立了系統(tǒng)的仿真模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的模擬。此模型框架可為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行、降低能耗和綜合評(píng)價(jià)提供一個(gè)仿真平臺(tái)。

　　真空排水系統(tǒng)按其作用范圍分為室內(nèi)和室外兩種。本文建立了室外真空排水系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)：室外集水單元、真空排水管網(wǎng)、真空站運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型， 確定了各子系統(tǒng)間的參數(shù)接口， 并在MATLAB/SIMULINK 環(huán)境下建立了系統(tǒng)的仿真模型， 實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的模擬。

1、概念模型

　　模型是系統(tǒng)的抽象，而仿真是對(duì)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到研究系統(tǒng)的目的^[1] 。排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要從整體角度尋求思路和辦法，特別是建立計(jì)算機(jī)仿真模型，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)，避免決策的不確定性^[2] 。室外真空排水系統(tǒng)可分為三個(gè)子系統(tǒng)：室外集水單元、真空排水管網(wǎng)、真空站。各子系統(tǒng)間通過(guò)一定的接口連接，實(shí)現(xiàn)氣液物質(zhì)的流動(dòng)與水力狀態(tài)的傳遞。圖1 為真空排水系統(tǒng)仿真與優(yōu)化流程圖。

圖1 真空排水系統(tǒng)仿真與優(yōu)化流程圖

2、數(shù)學(xué)模型

2.1、室外集水單元

　　室外集水單元由液位控制閥感應(yīng)液位：1~4戶居民生活污水收集至預(yù)定液位后真空界面閥開(kāi)啟，將污水吸入真空管道；直至污水排放完畢，界面閥自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)污水序批排放^[3] 。同時(shí)混入一定量空氣，保持污水輸送適宜的氣液比。如圖2 為室外真空排水系統(tǒng)的示意圖。

圖2 室外真空排水系統(tǒng)示意圖

4、結(jié)語(yǔ)

　　本文對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行了劃分和封裝，重點(diǎn)探討了各子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行的模擬。在此基礎(chǔ)上，一方面可以用Monte Carlo 法獲得系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)性能，并利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[9]進(jìn)行驗(yàn)證與修正，為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行、建設(shè)規(guī)范提供參考，另一方面還可利用一些先進(jìn)控制方法和智能理論對(duì)設(shè)備控制策略進(jìn)行研究[10]、在滿足可用和穩(wěn)定的前提下充分挖掘系統(tǒng)潛力并降低能耗。此外，由于將系統(tǒng)逐步封裝為各層次的子系統(tǒng)，使得模型的改進(jìn)與擴(kuò)展更為容易，也提高了其可讀性。

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