[发明专利]一种给水管网分区中优化水表和阀门位置的方法

权利要求书

1.一种给水管网分区中优化水表和阀门位置的方法，其特征在于：所述方法基于图划分中谱聚类最小割理论，通过确定合理的特征向量数提高谱聚类效果，确定分区中边界管道；通过分析节点和管道重要性，在考虑连通性、分区水压要求的基础上，利用最短路径和启发式算法确定各分区水表和阀门位置，最终完成分区规划。

2.根据权利要求1所述的一种给水管网分区中优化水表和阀门位置的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：

步骤1，综合分析影响分区的技术、经济因素，确定合理的分区数量；

步骤2，谱聚类优化：用无向权重图表征管网拓扑结构，构建拉普拉斯矩阵，计算谱对应的特征向量，运用优化算法，以步骤1确定的分区数量为前提，将节点划分为不同的节点聚类，对应一个给水管网分区；

步骤3，确定分区边界：根据节点聚类，找出不同聚类间连接管道，即为分区边界管道，并将所有边界管道设定为阀门，处于关闭状态；

步骤4，节点和管道重要性分析：根据复杂网络PageRank和边介数算法分别计算节点和管道的中心性、重要性，量化不同节点和边界管道的重要性程度；

步骤5，确定分区连通性：采用单位流量的水头损失为管道权重，根据步骤4中节点重要性，利用最短路径算法确定每个分区首个水表位置，保证分区的水力连通性；

步骤6，管网模拟：管网模拟，确定水压是否满足要求；

步骤7，如水压不满足要求：以步骤4中边界管道中心性为基础，考虑水压要求，每次在边界阀门中，确定一个能最大程度改善管网水力状况的作为水表位置，返回步骤6；

步骤8，如水压满足要求，则分区完成，确定水表和阀门最优位置方案。

3.根据权利要求2所述的一种给水管网分区中优化水表和阀门位置的方法，其特征在于：步骤2中，采用复杂网络理论中的模块度指标衡量聚类效果，确定合理的特征向量组数。

4.根据权利要求2所述的一种给水管网分区中优化水表和阀门位置的方法，其特征在于：所述步骤7中，根据步骤4中管道介数中心性，采用启发式算法逐个搜索边界管道中能最大程度改善管网水力状况的水表位置，直至分区满足水压要求。