2026年第9期
• AI与智慧水务 •
基于时序图神经网络和强化学习的排水系统智能调度
作者:黄浩翔,黄伟鹏,黄瑾,丰强强,冯路建,信昆仑
作者单位:同济大学环境科学与工程学院;上海市城市建设设计研究总院<集团>有限公司;宁波水表<集团>股份有限公司
引用本文:黄浩翔, 黄伟鹏, 黄瑾, 等. 基于时序图神经网络和强化学习的排水系统智能调度[J]. 净水技术, 2026, 45(9): 173-181.
摘要:【目的】 为了应对城市内涝与合流制溢流频发导致的排水系统运行挑战,以及传统水力模型计算能力的瓶颈,本文提出了1种基于时序图神经网络(TGNN)和强化学习(RL)的排水系统智能调度方法。【方法】 本文阐述了1种耦合TGNN与RL的算法,搭建了“状态预测-决策优化”的智能调度模型,使用TGNN预测管网运行状态,采用RL实现最小化内涝积水与溢流体积,兼顾预测精度与调度效率,并将其应用于H市某排水系统。【结果】 TGNN具有较高的预测精度,单步预测纳什系数可达0.999 9;TGNN计算速度相较于暴雨洪水管理模型提高约25倍;在各测试降雨情景下,内涝积水与溢流的总体积为现状规则控制的40%~67%;在监测数据稀疏时,仍能够准确预测管网运行状态且调度效果相近。【结论】 本文提出的基于TGNN和RL的排水系统智能调度方法,能够对排水系统运行状态进行精准快速的预测,并削减内涝和溢流体积,提高了排水系统的运行效率并且具备较好的鲁棒性,为推动排水系统提质增效提供参考。
关键词:时序图神经网络;强化学习;排水系统;状态预测;实时控制方法
基金资助:国家自然科学基金(52470109)
收稿日期:2026-01-07 修回日期:2026-04-02 接受日期:2026-04-17