[發明專利]面向監測信息最大化的供水管網新增流量計的布置方法

在審

• 申請號: 202011587121.2
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112632733A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 張衛平;李亞林;李秀娟;于俊鋒;王江霞;韓立飛
• 申請（專利權）人: 杭州智云水務科技有限公司;浙江大學濱海產業技術研究院
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/28;G06Q50/06;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 馬倩倩

本發明提供了一種面向監測信息最大化的供水管網新增流量計的布置方法，包括以下步驟：構建供水管網水力模型；并進行管網水力平差計算及需水量校正；根據供水管網水力模型，建立管網流量監測信息域空間；定義流量監測信息指數，并計算管網中已安裝的流量計的監測信息指數；確定擬新增的流量計數量，并根據此數量隨機分配流量計位置；利用模擬退火算法對上一步的布置方案進行隨機搜索，以監測信息最大化為目標確定最優新增流量計安裝位置。本發明考慮了已有流量計監測信息，并結合流量相似性矩陣、流速相似空間矩陣和流量靈敏度空間矩陣，采用模擬退火算法，以監測信息最大化為目標，對城市供水管網新增流量計優化布置模型進行求解。

技術領域

本發明屬于供水管網新增流量計的優化布置方法領域，尤其是涉及一種面向監測信息最大化的供水管網新增流量計的布置方法。

背景技術

在城市供水管理過程中，管理人員會布設有限數量的監測點(壓力或者流量)來采樣獲取管網的壓力和流量信息，以實時掌握管網的運行工況，幫助管理人員根據獲取的監測信息及時作出相應的決策。該監測系統為SCADA系統。隨著供水企業的SCADA系統運行多年，已積累一定數量的流量計，而隨著管網擴建，改造，及DMA分區管理等水務行業的發展，供水企業對新增流量計的布置的需求越來越多。二是由于流量計安裝維護相比較流量計成本高昂、投資大，這就要求在充分考慮已有流量計信息的基礎上，選用盡可能少的、包含信息最大化的測流點安裝測流設備，因此其位置的選擇尤為重要。

城市供水管網流量計的布置對于管網水力模型校核、管網漏損控制、異常事件預警、管網運行狀況實時監控及調度具有重要的意義。管網流量監測的布置的經濟性及合理性直接影響到供水管網系統的安全、高效運行。一方面流量計可以實時監測管網中流量的變化，對爆管等異常事件的識別具有更高的靈敏度。另一方面，多個流量計可以監測管網中的區域流量變化，從而可以更好識別區域漏失監測與定位，實現對供水管網進行優化調度和事故監控。

目前供水管網流量計布置方法一般分為經驗法和理論法兩種，經驗法是指工程師根據管網布局及運行管理經驗，在水廠出水點附近、大管徑管段上等處布置流量計，用于指導管網的正常運行、調度，顯然這遠不能滿足供水企業調度部門對整個城市供水系統調度的需要。理論法是指依靠數學方法及水力模型模擬合理確定流量計的數量及位置。如基于反映管網節點流量變化的監測點布置方法和基于有效監測范圍的監測點布置方法。現有的流量計布置方法主要基于單一衡量指標去優化位置，單一指標具有不確定因素存在，如流量靈敏度指標，可能出現雖然某管段的靈敏度較大，但仍然存在某個或某些節點的流量變化對其流量變化的影響幾乎為零，那么所選的流量計集合是否能覆蓋管網中所有節點也就不得而知。另外，現有的流量計優化布置方法都是假設管網中沒有流量計，然后對管網布設流量計，沒有考慮管網中已有的流量計的情況。

因此，在管網中已存在流量計的情況下，為了更好地監測管網運行工況及異常事故，在什么位置布置以及布置多少新增流量計才是目前供水行業亟需解決的問題。因此，在已知管網中流量計的情況下，本文提出了一種新增流量計的優化布置方法。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種面向監測信息最大化的供水管網新增流量計的布置方法，以準確地實現了城市供水管網新增流量計的優化布置。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明提供了一種面向監測信息最大化的供水管網新增流量計的布置方法，所述方法包括以下步驟：

S1，基于供水管網的GIS、SCADA、營收數據，構建供水管網水力模型；并進行管網水力平差計算及需水量校正；

S2，根據供水管網水力模型，建立管網流量監測信息域空間，該空間由管段流速相似度空間、管段流量靈敏度空間和管段流量相似度空間組成；

S3，將管網流量監測信息域空間數值作為約束條件，定義流量監測信息指數，并計算管網中已安裝的流量計的監測信息指數；