[發明專利]供水管網水力模型自動校核問題的改進遺傳算法

在審

• 申請號: 201710186939.5
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN108665068A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 王寧;劉佳明;徐凱;張鏑;白雪;王麗麗;馬錫銘;趙飛;周曉磊;祁柏林
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司
• 主分類號: G06N3/12
• 分類號: G06N3/12
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明涉及供水管網水力模型自動校核問題的改進遺傳算法。該算法首先將水力模型中不確定性變量(節點流量和管段摩阻系數)用雙精度實數編碼方式進行編碼，并在解空間內隨機產生初始種群，然后使用模擬退火法對適應度函數進行拉伸，再對遺傳操作進行改進，使用雙重收斂判斷準則，經過改進能解決遺傳算法收斂速度慢，并且容易陷入局部最優解的問題。本發明方法通過相關實驗驗證了方法的有效性。

技術領域

本發明涉及供水管網水力模型自動校核領域,具體的說是供水管網水力模型自動校核問題的改進遺傳算法。

背景技術

隨著供水管網智能化管理的普及，各城市開始投入大量人力和財力構建或完善管網水力模型。供水管網水力不僅可以用于水廠優化運營管理、供水調度，還可以成為其它相關研究的基礎，如管網水質模擬、突發性水質污染事件預警與定位等。水力模型自動校核是指通過程序自動調整模型中預先設置的水力參數，使模型計算值與監測值匹配的過程，其目的在于使構建的水力模型能更準確的模擬管網的真實運行狀態，達到預期使用的目的。

目前廣泛使用遺傳算法進行自動校核，針對標準遺傳算法收斂速度慢，并且容易陷入局部最優解的問題，本發明對標準遺傳算法進行了改進，使供水管網水力模型自動校核的效率得到提高。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足之處，本發明要解決的技術問題是加快遺傳算法的收斂速度和避免陷入局部最優解。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：1.供水管網水力模型自動校核問題的改進遺傳算法，包括以下步驟：

步驟1：根據水力模型中各監測節點的計算值與實測值設計目標函數min F；

步驟2：使用雙精度實數編號方式對水力模型中不確定變量進行編碼；

步驟3：在編碼的解空間內，隨機產生初始種群；

步驟4：求取種群中每個個體的適應度函數f＝1/min F，并用模擬退火法對適應度進行拉伸；

步驟5：根據每個個體拉伸后的適應度進行選擇操作；

步驟6：在上一步選擇操作保留下的種群中隨機選擇兩個個體，根據相似度函數判斷這兩個個體是近親時，淘汰其中一方，選取其它個體進行交叉操作；

步驟7：在上一步進行交叉操作后的種群中，根據變異概率進行變異操作得到子代種群；滿足雙重收斂判斷條件則結束，此時子代種群包含的最優個體則為水力模型自動校核的最優解；否則返回步驟4。

所述目標函數如下：

約束條件為：Aq+Q＝0

Lh＝0

C_k＝{1,2,...,155},(k＝1,2,...,P)

H_l≥H_min,(l＝1,2,...,n)

K_m＝{0.80,0.81,...,1.20},(m＝1,2,...,n)