[发明专利]一种针对供水管网的压力监测点优化布置方法

权利要求书

1.一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的漏损概率模型；

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，一个需水节点进行一次漏损模拟称为一次漏损事件，结果得到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力计算，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，对灵敏度矩阵依次进行标准差标准化和极值标准化，从而得到需水节点对漏损的敏感度，给敏感度设定一个阈值，满足阈值条件的需水节点与漏损事件之间满足漏损监测覆盖关系；

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，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；

所述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：

其中，m表示指标数量，x_ij表示第i个节点对应j指标的观测值，为评价指标x_j按n个被评价节点取值构成的样本均值；若存在k₀(1≤k₀≤m)，使得：

且

s_k00.01

则可删除与对应的评价指标x_j，将根据各均方差筛选出的评价指标进行极值标准化；

S12、根据各评价指标对象值，基于功能驱动原理，用拉开档次法计算得到各评价指标权重值，功能驱动原理其实质是根据评价指标的相对重要性程度来确定其权重系数；

取评价指标的线性函数为：

y＝w₁x₁+w₂x₂+…+w_mx_m＝w^Tx

可写成：

y＝Aw

样本方差S²为：

其中，为评价指标的平均值，y_i为第i个对象的评价得分，n为评价对象的总数，将y＝Aw代入样本方差S²得到:

ns²＝w^TA^TAw＝w^THw

其中H＝A^TA为实对称矩阵，求得H的最大特征所对应的特征向量，并将其归一化，所得结果即为所求权重系数向量w＝(w₁,w₂,…,w_m)；

S13、对各极值标准化后的评价指标进行集结，得到漏损概率计算模型；

所述步骤S4中压力灵敏度矩阵[X]_n×n计算公式如下：

其中，X(i,k)表示k点发生漏损时，节点i处的压力变化值与节点k处的压力变化值之比；H_k、H_i表示漏损后k、i节点水压；H′_k、H′_i表示正常工况下k、i节点水压；

所述步骤S5中NSGAII优化模型构建如下：

其中，M:安置的监测点数量；N_i:监测点i未覆盖漏损事件个数。

2.根据权利要求1所述的一种针对供水管网的压力监测点优化布置方法，其特征在于，所述步骤S2中采用管网平差软件EPANET中射流模式对筛选出的模拟漏损分布需水节点进行漏损模拟，具体为：

根据节点扩散器流量与压强的关系q＝Cp^γ计算射流系数C值，设置节点漏损流量为6.3L/s；模拟漏损，进行水力计算，得到各需水节点在各漏损事件下的压力数据H_i，其中：q表示节点流量，C表示射流系数，p表示正常工况下节点压力，γ表示压力指数。