[發明專利]給水管網管徑、管材聯合優化方法和系統

無效

• 申請號: 201110065539.1
• 申請日: 2011-03-17
• 公開（公告）號: CN102117369A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 劉書明;劉文君;陳晉端;吳雪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

1.一種給水管網管徑、管材聯合優化方法，包括：

S110：采用動態鏈接庫封裝給水管網管徑、管材聯合優化的核心函數，所述核心函數的數據結構包括可選管材表、節點約束表和管道選擇表三個組成部分；

S120：根據給水管網布設基礎數學抽象出包括各管道的管徑、材質和承壓等級信息的抽象數據結構，所述布設基礎包括給水管網的管道布置圖、水源的位置和壓力、用水點的設計用水量以及每個用水點的允許壓力區間；

S130：采用遺傳算法對所述抽象數據結構進行優化，得到所述給水管網布設所需要的管徑、管材優化數據；

S140：根據所述給水管網布設所需要的管徑、管材優化數據進行給水管網管徑、管材的選擇和施工。

2.如權利要求1所述的聯合優化方法，其中，在所述核心函數的數據結構中，

所述可選管材表用于儲存管材廠商提供的可選管材信息，包括各種管材的內徑、管道材質、邊壁粗糙度、單位長度造價和管道承壓等級；

所述節點約束表用于貯存節點的設計水壓信息，所述節點約束表中的數據表示每個節點的允許壓力區間；

所述管道選擇表用于貯存當前正在運算的設計方案，所述管道選擇表中的每個元數據為每條管線所選取管材的名稱字符串。

3.如權利要求2所述的聯合優化方法，其中，在步驟S130中采用遺傳算法對所述抽象數據結構進行優化的具體過程包括：

S131：配置遺傳算法的各項參數并進行初始化，所述參數包括給水管網的管道布置圖、水源的位置和壓力、用水點的設計用水量、每個用水點的允許壓力區間以及給水管網設計方案的數據結構構造方法；

S132：根據所述初始化的各項參數確定預設數量的給水管網管徑、管材和承壓等級的選擇方案；

S133：將每組所述選擇方案與預設的所述給水管網的設計壓力要求進行比較，逐步淘汰不符合設計要求的方案和造價過高的方案，確定較優選擇方案；

S134：通過規定次數的迭代循環，逐步自動調整所述較優選擇方案中給水管網的管徑、管材和承壓等級，從而得到所述給水管網布設所需要的管徑、管材優化數據。

4.如權利要求3所述的聯合優化方法，其中，在步驟S133中，

首先根據水力計算代碼對每組選擇方案進行計算，獲得每組選擇方案的造價以及所能夠承受的壓力；然后

將所述每組選擇方案所能夠承受的壓力與預設的所述給水管網的設計壓力要求進行比較，并結合所述每組選擇方案的造價，逐步淘汰不符合設計要求的方案和造價過高的方案。

5.如權利要求2所述的聯合優化方法，其中，在步驟S120根據給水管網布設基礎進行數學抽象的過程中，根據所述可選管材表中的可選管材信息構造元數據為代表所選管材的字符串的數據結構。

6.如權利要求1所述的聯合優化方法，其中，在步驟S110采用動態鏈接庫封裝給水管網管徑、管材聯合優化的核心函數之前，還包括：

根據所述給水管網的物理拓撲結構創建EPANET2格式的管網模型，所述管網模型中包括所述給水管網的管道布置圖、水源的位置和壓力以及用水點的設計用水量；

根據所述EPANET2格式的管網模型所提供的給水管網信息確定每個用水點的允許壓力區間。

7.如權利要求1所述的聯合優化方法，其中，在步驟S130得到所述給水管網布設所需要的管徑、管材優化數據以后，進一步包括以下步驟：

將所述優化數據導出成CSV電子表格的形式。

8.一種給水管網管徑、管材聯合優化系統，包括：

核心函數封裝單元，用于采用動態鏈接庫封裝給水管網管徑、管材聯合優化的核心函數，所述核心函數的數據結構包括可選管材表、節點約束表和管道選擇表三個組成部分；

數據結構抽象單元，用于根據給水管網布設基礎數學抽象出包括各管道的管徑、材質和承壓等級信息的抽象數據結構，所述布設基礎包括給水管網的管道布置圖、水源的位置和壓力、用水點的設計用水量以及每個用水點的允許壓力區間；

遺傳算法優化單元，用于采用遺傳算法對所述抽象數據結構進行優化，得到所述給水管網布設所需要的管徑、管材優化數據；

優化數據應用單元，用于根據所述給水管網布設所需要的管徑、管材優化數據進行給水管網管徑、管材的選擇和施工。