[发明专利]分布式水源监测系统

权利要求书

1.分布式水源监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：构建管网系统模型，EPANET软件中构建管网系统系统模型，编辑管网系统各节点、管道初始属性，设定供水管网系统供水模式，用以描述供水管网系统的供水量周期性变化规律，完成模型导入，将可视化模型拓扑图导出为管网描述文件，作为二次开发程序输入文件；

步骤二：EPANET水动力学仿真，基于步骤一导出的管网描述文件、EPANET toolkit编写二次开发程序，导出管网系统各管道长度，起始节点编号，以及流量、流速时间序列数据；

步骤三：基于步骤二获取数据，构建管网系统最短扩散时间矩阵T；

步骤四：基于步骤三获取的最短扩散时间矩阵T，利用基于多线程机制的并行粒子算法求解分布式水源监测点布局方案。

2.根据权利要求1所述的分布式水源监测系统，其特征在于，所述步骤三具体分为以下几步：

S3-1：根据步骤二获取数据，构建辅助矩阵P，用以描述平均状态下管网系统各管道内水流的流经时间，p_(i，j)为P中元素，其计算公式为，式中k表示单周期内管道e_(i，j)水流从i节点流向节点j的模式数，u′_ij表示供水模式t下管道e_(i，j)的流速；

S3-2：基于辅助矩阵P，计算任意两个节点之间的最短扩散时间，得出最短扩散时间矩阵T，其公式为式中t_(i，j)表示水流从节点i扩散到节点j所需的最短时间。

3.根据权利要求2所述的分布式水源监测系统，其特征在于，所述步骤四具体分为以下几步：

S4-1：初始化粒子群每个粒子的速度和位置；

S4-2：初始化粒子群个体最优位置和全局最优位置；

S4-3：更新粒子速度和位置，其更新过程计算公式如下：

粒子的当前位置：x_i＝(x_i1，x_i2，...，x_iD)

粒子的历史最优位置：p_i＝(p_i1，p_i2，...，p_iD)

粒子的速度：v_i＝(v_i1，v_i2，...，v_iD)

整个粒子群的最优位置：G_i＝(G_i1，G_i2，...，G_iD)

式中，是粒子i在第t次迭代过程中第j维的速度，是粒子i在第t次迭代中第j维的位置，w为惯性权重，随着演化推进从大到小逐渐调整，rand是一个服从0，1均匀分布的随机数，c₁＝c₂＝2；

S4-4：对新产生的粒子按一定概率进行变异操作；

S4-5：根据迭代条件和需求条件最终输出结果。

4.根据权利要求1所述的分布式水源监测系统，其特征在于，在步骤四引入惩罚因子T_p，T_p为污染物检测时间。