[发明专利]一种基于城市供水管网水力模型校核的漏失检测方法

权利要求书

1.一种基于城市供水管网水力模型校核的漏失检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

A、建立压力相关漏失定位模型：城市供水管网水力模型节点需水量由两部分组成，分别为用户需水量和漏失量，为了确定漏失节点或漏失区域，需要建立优化模型来优化节点的喷射系数，通过优化的喷射系数K_i作为可能漏失区域判断的一种表征，当某节点优化的喷射系数K_i大于零时，认为该节点存在漏失或与该节点相连的管道可能存在漏失；

B、确定漏失检测目标函数：漏失检测求解结果的好坏或适应性用目标函数来评估，目标函数被定义为模型节点压力和管段流量的模拟值与现场观测值之间的差异，考虑到节点压力与管段流量的量纲等效性，将其进行合适的无量纲化处理，然后用自定义的两个转换因子将节点压力和管段流量转换成无量纲的适应度值来计算最佳结果，目标函数定义如下：

F(X→)=Σt=1T(Σi=1N(Hsi(t)-Hoi(t)Hx)2+Σj=1M(Qsj(t)-Qoj(t)Qx)2)]]>

上式中，

Ho_i(t)——节点i在时间步长t时节点压力的观测值；

Hs_i(t)——节点i在时间步长t时节点压力的模拟值；

Qo_j(t)——管段j在时间步长t时流量的观测值；

Qs_j(t)——管段j在时间步长t时流量的模拟值；

H_x——节点压力转换因子；

Q_x——管线流量转换因子；

N——节点压力观测值的数目；

——流量观测值的数目；

C、确定约束条件：当过多的水量被分配到一个节点上时，节点的压力可能会出现负值，因此必须保证优化过程中存在负压的节点不被选择而进入下一代的优化计算中，

决策变量：X→=(K1,K2,...,Kn);]]>

目标函数：

约束条件：1≤i≤n

P_i＞0，1≤i≤n

连续性方程

能量方程

上式中，K_i——节点i处的喷射系数；

n——管网节点数目；

——节点i处最大的喷射系数；

P_i——节点i处的压力；

D、压力相关漏失定位模型的求解：运用布谷鸟优化算法对模型进行求解。

2.一种基于城市供水管网水力模型校核的漏失检测方法，其特征在于步骤D包括以下计算步骤：

a、确定优化算法参数，输入管线模型数据：给定每只布谷鸟产卵数量上下限、群体规模、最大迭代次数、聚类数量、最大布谷鸟数量、算法终止条件；输入管线模型数据：管长、地面标高、节点额定流量、管径、已知节点水压、总供水量以及其他管线模型数据；

b、计算各节点的初始压力：管线模型平差计算，得出每个节点的初始压力；

c、布谷鸟群体初始化：利用随机函数任意生成一个初始群体；

d、确定每只布谷鸟的产卵数量及产卵半径，剔除被宿主识别的布谷鸟卵，卵孵化并成长为成熟的布谷鸟即产生群体K_i；

e、计算每个节点的漏失量K_iH_iⁿ；

f、将Q_i+K_iH_iⁿ分别赋予对应的每个节点；

g、模型平差计算；

h、计算环境适应度值，判断种群数目是否小于等于环境适应度值，若是，则继续下一计算步骤；若否，剔除适应度小的布谷鸟后满足种群数目小于等于环境适应度值时，则继续下一计算步骤；

i、布谷鸟种群聚类；

j、布谷鸟群体迁移；

k、判断是否满足终止迭代条件：寻找本代中最优个体，如果当前最优适应度值小于规定精度，则计算结束，显示计算结果；若否，循环步骤d，直到满足终止迭代条件。