[發(fā)明專利]一種基于遺傳算法的居民隨機(jī)用水模式模擬方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110339573.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN113094984B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 強(qiáng)志民;張佳欣;王瑾;謝濤;徐強(qiáng);張磊;史海冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心;北京市自來(lái)水集團(tuán)石景山區(qū)自來(lái)水有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06F17/16;G06F111/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽(yáng)陽(yáng)

1.一種基于遺傳算法的居民隨機(jī)用水模式模擬方法，其特征在于，包括：

以設(shè)定監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔對(duì)居民用戶的用水量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，確定日用水量的累積頻率；

根據(jù)所述累積頻率構(gòu)建居民隨機(jī)用水模式模擬模型，具體包括：

根據(jù)泊松分布模擬出參數(shù)為λ的居民用戶每日用水次數(shù)K，并生成K個(gè)符合(0,1)均勻分布的隨機(jī)數(shù)，統(tǒng)計(jì)出(F_i-1,F_i]區(qū)間內(nèi)隨機(jī)數(shù)的個(gè)數(shù)n_i，作為任一時(shí)段z_i內(nèi)隨機(jī)用水次數(shù)；λ為一天中平均用水次數(shù)；F_i為第i時(shí)段日用水量的累積頻率；F_i-1為第i-1時(shí)段日用水量的累積頻率；

依次生成任一時(shí)段z_i內(nèi)n_i個(gè)符合(300×(i-1),300×i]均勻分布的隨機(jī)整數(shù)并按照升序排列，確定居民用戶隨機(jī)用水發(fā)生時(shí)刻t_k,k＝1,2,...,K，K為居民用戶每日用水次數(shù)；

根據(jù)對(duì)數(shù)正態(tài)分布生成K個(gè)參數(shù)為μ₁、σ₁的流量脈沖I_k以及K個(gè)參數(shù)為μ₂、σ₂的用水時(shí)長(zhǎng)D_k；其中，k為任一次用水編號(hào)，k＝1,2,...,K，μ₁為對(duì)數(shù)正態(tài)分布中流量脈沖I_k的平均值；σ₁為對(duì)數(shù)正態(tài)分布中流量脈沖I_k的標(biāo)準(zhǔn)差；μ₂為對(duì)數(shù)正態(tài)分布中用水時(shí)長(zhǎng)D_k的平均值；σ₂為對(duì)數(shù)正態(tài)分布中用水時(shí)長(zhǎng)D_k的標(biāo)準(zhǔn)差；

以秒為單位將全天分解為86400個(gè)時(shí)刻，依次將D_k個(gè)流量脈沖I_k填補(bǔ)到t_k為起始的時(shí)刻處，確定單戶居民隨機(jī)用水模式流量矩陣I_1×86400；

根據(jù)多個(gè)單戶居民隨機(jī)用水模式流量矩陣I_m×86400，將同一時(shí)刻多次模擬結(jié)果求和，確定多戶居民隨機(jī)用水模式流量矩陣A_1×86400；m為模擬次數(shù)；

按照設(shè)定監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔，對(duì)多戶居民隨機(jī)用水模式流量矩陣A_1×86400中的流量求和，確定多戶居民隨機(jī)用水模式水量矩陣Q_a＝[q_a1,q_a2,...,q_a288]；q_ai,i＝1,2,...,288為每個(gè)時(shí)段的用水量；

根據(jù)多個(gè)多戶居民隨機(jī)用水模式水量矩陣Q_a＝[q_a1,q_a2,...,q_a288]，將同一時(shí)刻多次模擬結(jié)果求均值，確定多戶隨機(jī)用水模式平均水量矩陣Q_b＝[q_b1,q_b2,...,q_b288]；q_bi,i＝1,2,...,288為任一時(shí)段多次模擬的用水量均值；所述居民隨機(jī)用水模式模擬模型包括多戶居民隨機(jī)用水模式流量矩陣以及多戶居民隨機(jī)用水模式水量矩陣；

基于所述多戶居民隨機(jī)用水模式流量矩陣以及所述多戶居民隨機(jī)用水模式水量矩陣，利用遺傳算法以模擬水量和實(shí)測(cè)水量誤差平方和最小為目標(biāo)函數(shù)，率定出所述隨機(jī)用水模式模擬模型的最優(yōu)參數(shù)；所述最優(yōu)參數(shù)包括一天中平均用水次數(shù)、流量脈沖的平均值、流量脈沖的標(biāo)準(zhǔn)差、用水時(shí)長(zhǎng)的平均值以及用水時(shí)長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)差；

根據(jù)所述最優(yōu)參數(shù)，利用所述居民隨機(jī)用水模式模擬模型確定居民隨機(jī)用水模式；所述居民隨機(jī)用水模式用于反映用戶用水變化規(guī)律，以制定供水方案以及分析供水漏損情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳算法的居民隨機(jī)用水模式模擬方法，其特征在于，所述日用水量的累積頻率為：

其中，F(xiàn)_i為日用水量的累積頻率；f_j為任一時(shí)段用水量的頻率；j為任一時(shí)段的序號(hào)，i為時(shí)段的序號(hào)，i＝1,2,...,288。