[發明專利]一種基于可變長基因遺傳算法的泵站優化調度方法

在審

• 申請號: 201811429164.0
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109345044A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 曾育林;曾碧;劉瑞雪
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種基于可變長基因遺傳算法的泵站優化調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：從數據云端獲取流經該泵站的污水量，并確定此時的最佳運行水位；

步驟S2：獲取此時可運行泵機的型號信息及其數量參數，并將其作為遺傳算法的參數之一；

步驟S3：用泵機啟停關系組合作為遺傳算法中的一個個體，個體染色體長度由上述泵機型號信息及其數量信息決定，其中，定速泵長度占一，變速泵占六，其中一單位長度是啟停關系，剩下五單位是調速比；

步驟S4：為了加快收斂速度以及防止陷入局部最優解，初始化30個種群，分別對30個種群進行計算；

步驟S5：初始每個個體，分別計算每個個體的適應度值；開始迭代，若未滿規定的迭代次數，則依次進行父代的選擇、交互運算和變異運算，獲得子代個體；

步驟S6：將所述最優個體對應的泵機啟停作為結果，控制實際泵機。

2.根據權利要求1所述的一種基于可變長基因遺傳算法的泵站優化調度方法，其特征在于，步驟S3染色體的具體構建步驟如下：

根據獲得的泵機型號信息及數量構造個體染色體，其中泵機按是否可調速分為定速泵和變速泵；其中定速泵由參數信息確定，在染色體中只需要一位來表示其啟停狀態即可，而變速泵需要一單位長度來表示其啟停狀態，需要五單位長度來確定其調速比；一條染色體即一個有效的泵機啟停組，在啟停狀態位中，1表示泵機開啟，0表示泵機關閉，由五位構成的調速比染色體分段中，由0和1組成，并用二進制轉換十進制，將其轉換成十進制數，乘于調速比系數即調速比，調速比系數取0.01。

3.根據權利要求1所述的一種基于可變長基因遺傳算法的泵站優化調度方法，其特征在于，步驟S5計算適應度值的方法如下：

步驟S501：用一個具有能耗系數K_E表示單位體積液體輸送能耗量，并以此計算泵機i的能耗E_i：

其中ρ為輸送液體的密度，g為重力加速度，H為該時刻泵機的揚程，η為泵機的效率，a為效率的系數，Q_i為該泵機當前需要排放的流量，K_E為能耗系數。

步驟S502：計算泵站的總耗能E：

其中n為泵機臺數；

步驟S503：計算懲罰因素P_p，由于泵機開啟過多而導致浪費的流量差，應作為一種懲罰因素P_Q，泵機的不斷啟停會造成儀器的損壞，因此，也因作為一個懲罰因素P_p。

其中Q為總流量，Q_i為泵機i對應的污水量，n為泵機的臺數，S′_i為泵機i此時的啟停狀態，S_i為泵機上一狀態的泵機狀態。

步驟S504：進行歸一化處理；

由于E、P_Q以及的值相差太大，使用sigmoid函數進行歸一化處理：

其中e為自然常數，E′為歸一化后的能耗因素，P′_Q為歸一化后的流量懲罰因素，P′_P為歸一化后的泵機啟停懲罰因素。

步驟S505：求解得出適應度函數為：

其中，α為能耗因素的系數，β為流量懲罰因素的系數，λ為泵機啟停懲罰因素的系數。