[发明专利]给水管网压力监测点优化布置方法

说明书

本发明公开了一种给水管网压力监测点优化布置方法，采用改进的多目标蜜蜂交配优化算法优化给水管网压力监测点的布置方案，尽量使得所有可行的方案都在多目标优化算法的可行解空间，最后得到给水管网压力监测点布置的最优方案。本发明方法实现了在MATLAB软件中用改进的蜜蜂交配优化算法来求解给水管网压力监测点优化布置数学模型，这种改进的蜜蜂交配优化算法在参数设置时将速度参数舍弃，使用能量参数作为决定哪一只雄蜂能与蜂王交配的标准，并将其交叉操作改进为两点交叉，改进了基本蜜蜂交配算法容易过早收敛、收敛精度低等问题，该发明实现了给水管网压力监测点优化布置的创新。

技术领域

本发明属于市政给水管网压力监测点布置领域，涉及给水管网压力监测点优化布置方法，具体涉及给水管网压力监测点优化布置技术。

背景技术

为了对市政给水管网进行有效监控，需设置压力监测点进行压力数据采集，这样不仅直观地了解整个给水管网压力分布，同时对控制给水管网漏损、爆管等问题具有现实意义，所以监测点的布置与选择必须具有准确性以及代表性。针对给水管网压力监测点优化布置问题，国内外学者都提出了一些给水管网压力监测点优化布置的方法，例如利用模糊综合评价以及优化算法构建监测系统；利用单目标遗传算法，通过分析节点水压相关性及其量化标准，建立了给水管网压力监测点优化布置的数学模型并对其求解；利用给水管网的灵敏度矩阵及蚁群算法求解监测点优化模型；利用粒子群算法在多点固定源的条件下，以目标污染物浓度值最高作为单目标函数寻找出整个管网初始污染源点，将其作为监测点。以单目标函数构建压力监测点优化布置数学模型，只能解决某一类最优化问题，与实际情况不符，存在一定的局限性。为了考虑监测点布置各方面的因素，引入多目标优化算法解决监测点优化布置问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种给水管网压力监测点优化布置方法，解决现有技术中以单目标函数构建压力监测点优化布置数学模型，只能解决某一类最优化问题，与实际情况不符，存在一定局限性的问题。

本发明的技术方案是：

一种给水管网压力监测点优化布置方法，由城市给水管网数据采集系统、数据库和主控计算机三部分实现，具体包括以下步骤：

(1)启动计算机，运行给水管网水力模型、给水管网压力监测点多目标优化数学模型；

(2)载入给水管网水力模型，给水管网水力模型读取当前给水管网的基础数据，进行给水管网水力模拟过程；基于给水管网基础数据，建立在实际工况条件下的动力学模型，用于模拟城市给水管网的模型，评估给水管网的压力分布及变化情况；

(3)载入给水管网压力监测点多目标优化数学模型；给水管网压力监测点多目标优化数学模型，是基于以监测点压力监测范围及监测点覆盖节点需水量作为目标函数，管网水力连通性、管网节点压力相关性、管网节点水量影响条件作为约束条件的优化模型；基于上述给水管网水力模型，构建给水管网压力监测点多目标优化布置的约束条件与目标函数，采用改进的多目标蜜蜂交配优化算法求解给水管网压力监测点多目标优化数学模型；

(4)运行给水管网压力监测点多目标优化数学模型，得到一系列给水管网压力监测点布置方案，根据自身需要选择适合的最优方案。

所述步骤(2)给水管网水力模型过程中，首先输入给水管网拓扑结构、节点基本需水量、高程、管段长度等基本信息，利用Epanet软件进行给水管网水力平差，得到给水管网实际需水量及压力等数据并了解其分布情况；

所述步骤(2)给水管网的基础数据包括给水管网的地图信息以及水文等基础数据。