[發明專利]一種供水管網預防性更換時機動態優選方法

有效

• 申請號: 202010330707.4
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111415272B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 褚俊英;王浩;張土喬;丁相毅;吳晨光;郭新蕾;袁一星
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06N3/12;G06Q10/00
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李瑾;李連生

本發明提出了一種供水管網預防性更換時機動態優選方法，首先進行供水管網失效率分析與水力學計算、設定供水管網維護的經濟性目標和供水管網維護的可靠性目標、進行供水管網維護的決策變量概化與染色體基因編碼設計，以降低決策變量的數量；然后采用帶精英策略的非支配排序遺傳算法優化求解管道預防性維護更換時機；最后綜合權衡識別最優的管網維護方案。該方法能夠同時兼顧供水管網雙目標特征，面向未來規劃期，對供水管道預防性更換的時機進行動態優選，對供水企業制定管網維護方案、進行管網維護規劃編制有重要指導價值，提升供水管網建設與管理決策的智能化水平。

技術領域

本發明涉及供水管網技術領域，是一種面向經濟性和可靠性雙目標的供水管網預防性更換時機動態優選技術。該方法能夠同時兼顧供水管網雙目標特征，面向未來規劃期，對供水管道預防性更換的時機進行動態優選，對供水企業制定管網維護方案、進行管網維護規劃編制有重要指導價值，提升供水管網建設與管理決策的智能化水平。

背景技術

供水管網作為城鎮生命線，是城鎮供水系統的重要組成部分，直接關系供水安全與人類健康。隨著時間的演變，供水管網出現老化失效，管道漏損、爆管問題尤為突出，無法滿足城市供水服務質量標準的要求，并帶來嚴重的社會經濟影響。實踐表明，采取預防性維護措施對于提高供水系統可靠性、經濟性的重要途徑。在有限資金水平條件下,面對錯綜復雜的城鎮供水管網，對供水管網進行大規模更換和基礎設施重建是不現實的。因此，需要確定一定的方法識別供水管道系統中，管道系統中哪些管道、什么時間進行預防性更換，在保障供水系統的水量、壓力等指標滿足可靠性的要求的同時，經濟成本有效，這已成為供水管理決策者迫切需要解決的關鍵問題。長期以來，供水決策者主要采用如下方法確定預防性更換時機：1)采用經驗方法，如根據管齡和管材指標進行預防性更換，2)采用綜合評分法對供水管道進行評分排序，在資金約束下對管道進行選取并進行更換，這種方法通常不考慮管道更換措施對管網系統的影響；3)采用經濟成本最小作為目標，進行單目標優化計算確定，通常不考慮水力學約束。這些方法的主要缺點在于：1)不能同時兼顧經濟性與可靠性，通常選取成本最小的方案，進而導致供水管網系統可靠性受損；2)通常實施穩態計算，不能解釋長時間尺度管網系統的老化與演變特征，無法進行動態經濟分析。因此，本發明提出了一種兼顧經濟性與可靠性的技術方法，提出了一種供水管網預防性更換時機的優選技術，具有很強的操作性，可為供水企業管網預防性更換決策提供技術支撐。

發明內容

為克服現有的技術問題，本發明提出了供水管網預防性更換時機動態優選方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種供水管網預防性更換時機動態優選方法，包括如下六個步驟：

步驟一，進行供水管網失效率分析與水力學計算：根據歷史記錄數據，進行供水管網失效率分析，得到供水管道失效率與管道參數影響因素的歷史數據統計計量回歸方程，所述管道參數包括管徑、管長、管齡；供水管網的水力學計算，包括節點連續性方程、能量方程以及壓降方程，進行壓力驅動下各個用水節點流量的計算，得到管道依次失效后不同節點實際供水量；

步驟二，設定供水管網維護的經濟性目標：

要求經濟性目標最小化，包括如下目標函數：

Obj_i＝Min(CCTT) (1)