[发明专利]基于污染概率的供水管网污染监测传感器多目标布置方法

权利要求书

1.一种基于污染概率的供水管网污染监测传感器多目标布置方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、对供水管网各个节点发生污染物入侵的情况进行模拟，得到各种污染事件对供水管网的影响；

步骤2、根据各个节点发生污染对供水管网的影响，得到各个节点的污染概率；

步骤3、基于多目标优化方法，得到各个污染概率下的帕累托前沿解；

步骤4、采用多准则决策聚类分析方法，对各种污染概率下的帕累托前沿解进行聚类与排序，得到不同情形的各个聚类的最优方案，利用管网发生污染物入侵后对管网的影响对各种最优方案进行比较与分析。

2.如权利要求1所述的基于污染概率的供水管网污染监测传感器多目标布置方法，其特征在于：步骤1中对供水管网的影响包括对管网节点和管道的影响。

3.如权利要求2所述的基于污染概率的供水管网污染监测传感器多目标布置方法，其特征在于：所述步骤1具体包括：

步骤1.1：对管网各个节点发生污染物入侵的情况进行的模拟，得到各个节点发生污染物入侵时的污染影响矩阵；

污染影响矩阵包括节点影响矩阵和管道影响矩阵，指管网各个节点发生污染物入侵后对管网节点和管道的影响，假设污染物入侵发生在管网节点处，管网节点数量为N_n，基于供水管网水力学模型模拟得到管网各个节点发生污染物入侵后对管网节点和管道的影响矩阵I^t(i,j)和I^t(i,p)，分别如式(1)和(2)所示：

式中，和分别表示节点发生污染物入侵后在时刻t对节点j和管道p的影响，t＝Δt,2Δt,…,AΔt，Δt表示水质模拟时间间隔，AΔt表示总的模拟时间，假设污染物入侵发生在t＝0时刻，在整个模拟时间段内污染一直持续注入，j＝1,2,…,N_n，N_n为供水管网节点总数，p＝1,2,…,N_p，N_p为供水管网管道总数，如果在时刻t时节点j处的污染物浓度大于零，则否则，如果在时刻t时管道p处的污染物浓度大于零，则否则，

步骤1.2：对管网各个节点发生污染物入侵的情况进行模拟，得到各个节点发生污染物入侵时的污染检测矩阵；

采用管网水力模型对供水管网各个节点发生污染物入侵的情况进行模拟，得到不同污染情形下的污染检测矩阵D^t(i,j)，如式(3)所示：

式中，表示节点j处的传感器在时刻t对节点i处发生污染污染物入侵后的检测情况，如果时刻t时节点j处的污染物浓度大于等于C_min,则否则，t＝Δt′,2Δt′,…,BΔt′,Δt′为传感器的采样时间间隔，BΔt′为传感器网络对单个节点发生污染物入侵的最长检测时间，C_min为传感器所能检测到的最低浓度。

4.如权利要求1所述的基于污染概率的供水管网污染监测传感器多目标布置方法，其特征在于：步骤2中得到5种污染概率：基于影响节点数量的污染概率、基于影响需水量的污染概率、基于影响管道数量的污染概率、基于污染物扩散距离的污染概率以及综合考虑上述四种影响的联合污染概率。