[发明专利]一种面向市政给水管网压力监测点优化布置方法

摘要

一种面向市政给水管网压力监测点优化布置方法，基于EPANET软件对监测区域给水管网的运行状态进行模拟仿真，得到各压力监测点的空间属性与非空间属性；利用上述属性值构建管网各节点原始特征矩阵数据，通过无量纲化处理后得到节点特征矩阵数据；采用OPTICS聚类算法实现对节点特征矩阵数据进行聚类分析，得到压力监测节点有序集合；基于压力监测节点有序集合，选取合适的节点聚类集合，依据聚类结果和节点影响度大小，最终确定市政给水管网监测区域压力监测点的位置和数量。本发明的优点在于：能够有效反映管网压力的区域分布情况；使用OPTICS算法不需要初始设定划分的聚类个数，聚类簇的形状可以是任意形状，避免了初始参数对聚类结果的影响。

主权项

1.一种面向市政给水管网压力监测点优化布置方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)对给水管网的运行状态进行模拟仿真，对管网仿真运行状态进行评估；(2)获取管网各压力监测节点的空间属性，即地理坐标数据(X_i,Y_i)，再依次计算各节点非空间属性，包括各节点压力影响度(EF_i)以及各节点压力值的均值和方差上述数据构成管网各节点原始特征矩阵数据(3)对管网各节点原始特征矩阵数据进行数据规范化，得到聚类使用节点特征矩阵，节点特征矩阵数据为(4)采用OPTICS聚类算法对节点特征矩阵数据进行聚类分析，得到压力监测节点有序集合，具体分析步骤为：步骤4.1，创建两个队列，有序队列seedque和结果队列orderque，有序队列用来存储核心节点对象及该核心节点对象的直接密度可达节点对象，并按可达距离升序排列，结果队列用来存储节点的输出次序；步骤4.2，判断节点特征矩阵数据U’中所有节点是否都处理完毕，是则跳转至步骤4.8，否则，选择一个未处理即不在结果队列中且为核心节点对象的节点，找到其所有直接密度可达节点，将核心节点以及其所有直接密度可达节点放入有序队列中，并按可达距离排序；步骤4.3，判断有序队列是否为空，是则跳至步骤4.2，否则，从有序队列中取出第一个节点对象即可达距离最小的节点进行拓展，取出的节点若不存在结果队列中，则将其保存至结果队列中；步骤4.4，判断该第一个节点是否是核心节点对象，如果不是，则跳至步骤4.3，否则找到该第一个节点所有的直接密度可达节点；步骤4.5，判断该第一个节点所有的直接密度可达节点是否己经存在结果队列，是则不处理，并跳转至步骤4.3，否则下一步；步骤4.6，如果有序队列中已经存在该第一个节点所有的直接密度可达节点，如果此时新的可达距离小于旧的可达距离，则用新可达距离取代旧可达距离，有序队列重新排序，并跳转至步骤4.3；步骤4.7，如果有序队列中不存在该第一个节点所有的直接密度可达节点，则插入该第一个节点所有的直接密度可达节点，并对有序队列重新排序，并跳转至步骤4.3；步骤4.8，算法结束，输出结果队列中的有序节点集；(5)基于压力监测节点有序集合，选取合适的节点聚类集合，依据聚类结果和节点压力影响度大小，最终确定市政给水管网监测区域压力监测点的位置和数量。