[发明专利]一种基于BRB系统的供水管网建模方法

说明书

技术领域

本发明属于城市供水领域，具体是一种基于BRB（Belief-Rule-Base）系统的供水管网建模方法。

背景技术

城市供水管网系统是一个拓扑结构复杂、规模庞大、用水变化随机性强、大量参数不确定、运行控制多目标的网络结构。建立与管网系统特征相吻合的工况模型是实现供水管网优化运行的先决条件，建立能够同时处理管网参数不确定性、定量和定性信息的供水管网模型是分析和评估管网安全性及可靠性的前提。国内外学者在供水管网建模方面进行了大量研究，最具代表性的管网模型为仿真模型和神经网络模型。这些模型采用确定的方法来描述管网系统的行为，对于不确定性信息输入无能为力。所以，急需建立既能描述供水管网系统工况，又能处理管网系统不确定性信息的供水管网模型。

基于BRB系统的建模，以Dempster-Shafer证据理论，决策理论和模糊集合理论为基础，能同时处理定量信息和定性信息，确定性信息和不确定性信息。基于BRB系统的供水管网模型，可以很好的描述供水管网系统工况，可用于供水管网的实时优化调度和预测控制。且该模型允许不确定信息的输入，如不确定参数，外部干扰等，而模型输出为量化的区间，可用于评估和分析供水管网系统的安全性和可靠性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于BRB（Belief-Rule-Base）系统的供水管网建模方法。

本发明方法具体如下：

1.收集管网运行的历史数据

从供水管网的SCADA系统和数据库系统中获取管网运行的历史数据。供水管网运行的历史数据一般包括：水厂出厂压力，水厂供水量，管网中增压泵站压力和流量，管道上可控阀门的开启程度，压力监测点的压力，流量监测点的流量，蓄水池水位，用户用水量等。

2.确定供水管网模型的输入变量和输出变量

（1）从实际获得的管网运行的历史数据出发，选取供水管网模型输入输出变量。

输入变量一般包括：水厂出厂压力，水厂供水量，管网中增压泵站压力和流量，管道上可控阀门的开启程度等。另外，可将可测扰动（用户用水量）及不可测扰动（系统输入噪声），也作为系统的输入变量。

输出变量一般包括：压力监测点的压力，流量检测点的流量，蓄水池水位等。

（2）根据选取的输入输出变量，对管网运行的历史数据进行筛选，得到仅含输入输出变量的历史数据，作为样本数据。同时，将样本数据分成两部分，前一部分作为训练数据集，后一部分作为检验数据集。

3.建立基于BRB的供水管网模型

基于BRB（Belief-Rule-Base）系统的模型为MISO模型，供水管网为MIMO模型。因此，基于BRB的供水管网MIMO模型为多个基于BRB的供水管网MISO模型的合成。基于BRB的供水管网MISO模型的建立步骤如下：

（1）确定规则库中输入向量和输出向量

规则库中输入向量即为（2）中选择的输入变量构成的向量，规则库中输出向量为（2）中选择的输出变量的某一个。并设输入向量U＝(U_i,i＝1,...,T)，输出变量为O。

（2）建立初始规则库

BRB系统中规则库中的规则为：