[发明专利]一种针对供水管网的压力监测点优化布置方法

说明书

本发明公开了一种针对供水管网的压力监测点优化布置方法，包括：构建漏损概率模型；根据漏损概率模型，计算得到各节点漏损概率，采用管网平差软件EPANET对漏损概率大于预设值的需水节点进行管网漏损模拟,得到一天24h内管网各节点在漏损条件下的压力数据H_i；采用管网平差软件EPANET对管网数据进行正常工况下的水力模拟计算，得到一天24h内管网各节点压力数据H′_i；计算压力灵敏度矩阵，对矩阵依次进行标准差标准化和极值标准化，获取每个节点对漏损的敏感度；进行NSGAII双目标迭代优化,敏感度的阈值范围作为监测点覆盖漏损事件的标准，以最小化监测点数量和最小化未被覆盖漏损事件个数为目标，迭代得到一组Pareto最优解，即不同监测点数量对应的最优分布。

技术领域

本发明涉及城市供水管网压力监测点布置领域，尤其涉及一种针对供水管网的压力监测点优化布置方法。

背景技术

随着社会的城市化和现代化，城市供水管网的规模在不断扩张，管网结构变得更加复杂，所以管网管理及控制难度也在不断加大。在管网中设置压力监测点可以及时掌握管网的水压分布情况，有针对性地进行优化调度，维持科学合理的水压分布，降低能耗，保证管网运营的经济性，同时也便于建立起降低供水管网漏损率和爆管率、保障管网正常运营的安全管理模式。

现有的供水管网的研究大多针对小型管网，在压力监测点的布局选择上所使用的方法也仅适用于小型管网。这些方法在精度上有一定的保障，但在管网规模上具有一定的局限性，难有实用效益。针对此问题，本发明提供一种针对大型城市供水管网压力监测点的优化布置方法。实验过程中，考虑到管网庞大、节点众多，不同于传统方法中对管网所有节点进行漏损模拟，而是在节点属性中，筛选出与漏损相关的重要属性，根据筛选出的属性来挑选出漏损概率高的节点进行漏损模拟，并进行基于易漏点覆盖最大化的布局优化，使得所选择的压力监测点能尽可能覆盖管网中易发生漏损的点，更大可能地监测管网的重要区域，更大程度保障管网的正常运行及辅助漏损应对决策。并且有别于传统的单目标算法，本专利实现一种双目标算法，在压力监测点所需安置数量范围内，提供最大化覆盖漏损的监测点布局方案，满足实际中不同监测点数量的需求，兼顾监测点数量和监测覆盖度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种城市供水管网压力监测点的优化布置方法。

一种针对供水管网的压力监测点优化布置方法，包括以下步骤：

S1.构建供水管网需水节点漏损概率模型；

S2.根据步骤S1漏损概率模型，计算得到各需水节点漏损概率，根据实验结果对比论证确定一个预设值，挑选出漏损概率大于该预设值的需水节点，并对其采用管网平差软件EPANET进行管网漏损模拟，一个节点进行一次漏损模拟称为一次漏损事件，得到一天预设时间内各需水节点的漏损压力数据；

S3.采用管网平差软件EPANET对所有需水节点进行正常工况下的水压模拟计算，得到预设时间内管网各需水节点压力H_i′；

S4.利用步骤S2漏损模拟时的需水节点水压和步骤S3正常工况即漏损前的需水节点水压计算压力灵敏度矩阵，为使灵敏度值在一特定范围内分布均衡，对矩阵依次进行标准差标准化和极值标准化，获取每个需水节点对漏损的敏感度，给敏感度设定一个阈值，满足阈值条件的节点与漏损事件之间满足监测覆盖关系；

S5.以最小化监测点数量和最小化未被覆盖漏损事件个数为目标，以步骤S4满足漏损监测覆盖关系的需水节点与漏损事件作为约束条件，对所有需水节点进行NSGAII双目标迭代优化，达到压力监测点最少，覆盖漏损事件最多的效果。

进一步地，所述供水管网需水节点漏损概率计算模型的构建方法如下：

S11、进行评价指标的构建，选取影响节点漏损的评价指标，根据最小均方差法对评价指标进行筛选，均方差公式如下：