[發(fā)明專利]一種基于動(dòng)態(tài)運(yùn)行綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)的供水管網(wǎng)優(yōu)化方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011103395.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN112348231A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭森;張文遠(yuǎn);程景;劉天韌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

1.一種基于動(dòng)態(tài)運(yùn)行綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)的供水管網(wǎng)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)構(gòu)建管網(wǎng)水力水質(zhì)模擬平臺(tái)：首先擬定管網(wǎng)參數(shù)，包括管材、管徑、管長(zhǎng)、摩擦系數(shù)參數(shù)，根據(jù)擬定參數(shù)，確保運(yùn)行較準(zhǔn)確情況下，在軟件中進(jìn)行模擬運(yùn)行，得出模擬結(jié)果；利用軟件建立供水管網(wǎng)輸配系統(tǒng)模擬平臺(tái)，對(duì)管網(wǎng)的各狀態(tài)變量進(jìn)行模擬仿真；

(2)SCADA數(shù)據(jù)對(duì)接及輸入：建立管網(wǎng)模型后，與所研究區(qū)域SCADA系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)水壓數(shù)值、余氯濃度、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量數(shù)據(jù)作為輸入，模型依據(jù)所輸入數(shù)據(jù)對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行模擬，利用軟件得出模擬結(jié)果；

(3)搭建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系：建立供水管網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)；首先確定評(píng)價(jià)主體，經(jīng)評(píng)估后確定為結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo)、水力可靠性指標(biāo)及水質(zhì)可靠性指標(biāo)三方面；確定評(píng)價(jià)主體后，對(duì)各主體下的影響因素進(jìn)行篩選，確定影響因素并進(jìn)行計(jì)算；

(4)權(quán)重值確定方法：主體及因素權(quán)重值的確定，采用模糊層次分析法；

(5)供水管網(wǎng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)計(jì)算：權(quán)重值確定后，即可根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)果得出評(píng)價(jià)得分，依此評(píng)判供水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；

(6)根據(jù)計(jì)算所得評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，需要對(duì)供水管網(wǎng)評(píng)分較低指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，采用NSGA-II遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于動(dòng)態(tài)運(yùn)行綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)的供水管網(wǎng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(5)NSGA-II遺傳算法，利用其計(jì)算特點(diǎn)與供水管網(wǎng)水利設(shè)施對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，控制供水廠出水壓力及加氯濃度不變，將研究區(qū)域供水管網(wǎng)入口處的供水管網(wǎng)壓力及余氯濃度作為初代群體，評(píng)價(jià)指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)，供水管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的最小壓力及余氯濃度作為約束條件，設(shè)定變異概率；得出優(yōu)化結(jié)果后，如供水壓力需要進(jìn)行優(yōu)化，可以通過加壓泵站對(duì)研究區(qū)域壓力進(jìn)行調(diào)整；如優(yōu)化結(jié)果顯示研究區(qū)域余氯濃度需要進(jìn)行調(diào)整，則可以在入口處增設(shè)二次加氯點(diǎn)，補(bǔ)充余氯濃度以滿足研究區(qū)域水質(zhì)安全需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水管網(wǎng)評(píng)價(jià)得分的優(yōu)化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于動(dòng)態(tài)運(yùn)行綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)的供水管網(wǎng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(3)結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo)計(jì)算方法為：選取結(jié)構(gòu)常見指標(biāo)管材、管徑、管齡，利用加權(quán)評(píng)分法，根據(jù)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)性能等級(jí)劃分；然后根據(jù)權(quán)重確定方法確定影響指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算得到最終得分，按0-5打分原則規(guī)定：1至5級(jí)的上限值分別為5、4、3、2、1分，結(jié)合權(quán)重設(shè)置，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)指數(shù)評(píng)分為：

式中：S₁—結(jié)構(gòu)指數(shù)；

s_i—單個(gè)因素得分，i＝1～7；

W_i—權(quán)重。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于動(dòng)態(tài)運(yùn)行綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)的供水管網(wǎng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(3)水力可靠性指標(biāo)利用節(jié)點(diǎn)水壓可靠性、管網(wǎng)水壓分配均勻程度和節(jié)點(diǎn)水量可靠性三個(gè)指標(biāo)表征。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于動(dòng)態(tài)運(yùn)行綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)的供水管網(wǎng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)水壓可靠性采用節(jié)點(diǎn)水壓與節(jié)點(diǎn)的最小服務(wù)水壓的比值評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)在水壓方面的可靠程度；將管網(wǎng)中某一節(jié)點(diǎn)i的服務(wù)壓力可靠性得分定義為位于最佳區(qū)間得分最高，向兩邊逐漸分?jǐn)?shù)降低，當(dāng)節(jié)點(diǎn)壓力比介于某一區(qū)間時(shí)，采用插值法計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的水壓得分；根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量占系統(tǒng)總流量的比重不同，計(jì)算系統(tǒng)的服務(wù)壓力可靠性得分S₂₁，如式(2)：

式中Q_i——節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量，L/s；

Q₀——系統(tǒng)總流量，L/s；

N_i——管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)。