[發明專利]一種基于BRB系統的供水管網建模方法

有效

• 申請號: 201310477641.1
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103530818A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 徐哲;楊潔;孔亞廣;何必仕;薛安克
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于城市供水領域，具體是一種基于BRB（Belief-Rule-Base）系統的供水管網建模方法。

背景技術

城市供水管網系統是一個拓撲結構復雜、規模龐大、用水變化隨機性強、大量參數不確定、運行控制多目標的網絡結構。建立與管網系統特征相吻合的工況模型是實現供水管網優化運行的先決條件，建立能夠同時處理管網參數不確定性、定量和定性信息的供水管網模型是分析和評估管網安全性及可靠性的前提。國內外學者在供水管網建模方面進行了大量研究，最具代表性的管網模型為仿真模型和神經網絡模型。這些模型采用確定的方法來描述管網系統的行為，對于不確定性信息輸入無能為力。所以，急需建立既能描述供水管網系統工況，又能處理管網系統不確定性信息的供水管網模型。

基于BRB系統的建模，以Dempster-Shafer證據理論，決策理論和模糊集合理論為基礎，能同時處理定量信息和定性信息，確定性信息和不確定性信息。基于BRB系統的供水管網模型，可以很好的描述供水管網系統工況，可用于供水管網的實時優化調度和預測控制。且該模型允許不確定信息的輸入，如不確定參數，外部干擾等，而模型輸出為量化的區間，可用于評估和分析供水管網系統的安全性和可靠性。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種基于BRB（Belief-Rule-Base）系統的供水管網建模方法。

本發明方法具體如下：

1.收集管網運行的歷史數據

從供水管網的SCADA系統和數據庫系統中獲取管網運行的歷史數據。供水管網運行的歷史數據一般包括：水廠出廠壓力，水廠供水量，管網中增壓泵站壓力和流量，管道上可控閥門的開啟程度，壓力監測點的壓力，流量監測點的流量，蓄水池水位，用戶用水量等。

2.確定供水管網模型的輸入變量和輸出變量

（1）從實際獲得的管網運行的歷史數據出發，選取供水管網模型輸入輸出變量。

輸入變量一般包括：水廠出廠壓力，水廠供水量，管網中增壓泵站壓力和流量，管道上可控閥門的開啟程度等。另外，可將可測擾動（用戶用水量）及不可測擾動（系統輸入噪聲），也作為系統的輸入變量。

輸出變量一般包括：壓力監測點的壓力，流量檢測點的流量，蓄水池水位等。

（2）根據選取的輸入輸出變量，對管網運行的歷史數據進行篩選，得到僅含輸入輸出變量的歷史數據，作為樣本數據。同時，將樣本數據分成兩部分，前一部分作為訓練數據集，后一部分作為檢驗數據集。

3.建立基于BRB的供水管網模型

基于BRB（Belief-Rule-Base）系統的模型為MISO模型，供水管網為MIMO模型。因此，基于BRB的供水管網MIMO模型為多個基于BRB的供水管網MISO模型的合成。基于BRB的供水管網MISO模型的建立步驟如下：

（1）確定規則庫中輸入向量和輸出向量

規則庫中輸入向量即為（2）中選擇的輸入變量構成的向量，規則庫中輸出向量為（2）中選擇的輸出變量的某一個。并設輸入向量U＝(U_i,i＝1,...,T)，輸出變量為O。

（2）建立初始規則庫

BRB系統中規則庫中的規則為：