[發明專利]一種基于動態運行綜合狀態評價的供水管網優化方法

在審

• 申請號: 202011103395.X
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112348231A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 彭森;張文遠;程景;劉天韌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發明公開了一種基于動態運行綜合狀態評價的供水管網優化方法，在得到模擬管網基本數據的基礎上，對管網的各狀態變量進行模擬仿真，通過對結構可靠性指標、水力可靠性指標及水質可靠性三項指標分別進行評價，通過模糊層次分析法計算指標權重，最終得出管網動態運行綜合狀態評價得分，根據所得分數，判斷管網運行安全狀態，并依據分數結果，對供水管網評分較弱方面進行優化。本發明方法對于指導我國市政管網的設計建設運行以及管理具有重要意義，對提高市政設施服務水平有著積極的促進作用。

技術領域

本發明涉及一種基于動態運行綜合狀態評價的供水管網優化方法。

背景技術

在水資源日益短缺、經濟發展和人民生活對水質和水量需求日益增多的今天，保證城市給水管網穩定、安全、可靠的運行，保障用戶用水安全已成為一項亟待解決的問題。因此，在深入研究管網運行狀態、掌握管網運行模式的基礎上，采用科學方法，提出一種基于動態運行綜合狀態評價的供水管網優化方法。對管網運行安全進行評價，判斷管網運行是否存在不安全問題，根據綜合狀態評價方法所得結果，對管網進行有目的的優化調整，從而實現供水管網健康正常運行。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供一種基于動態運行綜合狀態評價的供水管網優化方法，解決現有技術中市政給水管網運行安全綜合狀態評價不完善的問題。

本發明的技術方案如下：

一種基于動態運行綜合狀態評價的供水管網優化方法，包括以下步驟：

1、構建管網水力水質模擬平臺：首先擬定管網參數，包括管材、管徑、管長、摩擦系數等參數，根據擬定參數，確保運行較準確情況下，在EPANET軟件中進行模擬運行，得出模擬結果。利用EPANET軟件建立供水管網輸配系統模擬平臺，對管網的各狀態變量進行模擬仿真。

2、SCADA數據對接及輸入：建立管網模型后，與所研究區域SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition)系統(數據采集與監視控制系統)進行對接，將實時監測數據水壓數值、余氯濃度、瞬時流量、累計流量數據作為輸入，模型依據所輸入數據對管網進行模擬，利用 EPANET軟件得出模擬結果。

3、搭建評價指標體系：建立供水管網評價指標體系，選擇評價指標。首先確定評價主體，經評估后確定為結構可靠性指標、水力可靠性指標及水質可靠性指標三方面。確定評價主體后，對各主體下的影響因素進行篩選，確定影響因素并進行計算。

4、權重值確定方法：主體及因素權重值的確定，采用模糊層次分析法，因為影響管網因素眾多且各因素間存在模糊、復雜的聯系。若將所有管網影響因素作為模型的輸入變量，會導致難以統計、精度下降等問題。

5、供水管網動態運行綜合狀態評價計算：權重值確定后，即可根據實時數據運行結果得出評價得分，依此評判供水管網運行狀態。

6、根據計算所得評價分數，需要對供水管網評分較低指標進行優化，本專利采用NSGA-II 遺傳算法進行優化計算，NSGA-II遺傳算法廣泛應用于多目標優化過程，具有運行速度快，解集的收斂性好的優點，利用其計算特點與供水管網水利設施對其進行優化，控制供水廠出水壓力及加氯濃度不變，將研究區域供水管網入口處的供水管網壓力及余氯濃度作為初代群體，評價指標作為目標函數，供水管網中各節點的最小壓力及余氯濃度作為約束條件，設定變異概率。得出優化結果后，如供水壓力需要進行優化，可以通過加壓泵站對研究區域壓力進行調整；如優化結果顯示研究區域余氯濃度需要進行調整，則可以在入口處增設二次加氯點，補充余氯濃度以滿足研究區域水質安全需求，實現對供水管網評價得分的優化，以解決供水管網實際問題，提供可靠、安全水源。

本發明具有以下有益效果：