[發明專利]基于污染概率的供水管網污染監測傳感器多目標布置方法

在審

• 申請號: 202111073010.4
• 申請日: 2021-09-14
• 公開（公告）號: CN113887000A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 胡祖康;陳蓓青;鮑小龍;樓仁有;徐紅新;譚德寶;沈定濤;葉松;夏煜;王珺珂;王瑩;李琳
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院;義烏市水務建設集團有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06K9/62
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

1.一種基于污染概率的供水管網污染監測傳感器多目標布置方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、對供水管網各個節點發生污染物入侵的情況進行模擬，得到各種污染事件對供水管網的影響；

步驟2、根據各個節點發生污染對供水管網的影響，得到各個節點的污染概率；

步驟3、基于多目標優化方法，得到各個污染概率下的帕累托前沿解；

步驟4、采用多準則決策聚類分析方法，對各種污染概率下的帕累托前沿解進行聚類與排序，得到不同情形的各個聚類的最優方案，利用管網發生污染物入侵后對管網的影響對各種最優方案進行比較與分析。

2.如權利要求1所述的基于污染概率的供水管網污染監測傳感器多目標布置方法，其特征在于：步驟1中對供水管網的影響包括對管網節點和管道的影響。

3.如權利要求2所述的基于污染概率的供水管網污染監測傳感器多目標布置方法，其特征在于：所述步驟1具體包括：

步驟1.1：對管網各個節點發生污染物入侵的情況進行的模擬，得到各個節點發生污染物入侵時的污染影響矩陣；

污染影響矩陣包括節點影響矩陣和管道影響矩陣，指管網各個節點發生污染物入侵后對管網節點和管道的影響，假設污染物入侵發生在管網節點處，管網節點數量為N_n，基于供水管網水力學模型模擬得到管網各個節點發生污染物入侵后對管網節點和管道的影響矩陣I^t(i,j)和I^t(i,p)，分別如式(1)和(2)所示：

式中，和分別表示節點發生污染物入侵后在時刻t對節點j和管道p的影響，t＝Δt,2Δt,…,AΔt，Δt表示水質模擬時間間隔，AΔt表示總的模擬時間，假設污染物入侵發生在t＝0時刻，在整個模擬時間段內污染一直持續注入，j＝1,2,…,N_n，N_n為供水管網節點總數，p＝1,2,…,N_p，N_p為供水管網管道總數，如果在時刻t時節點j處的污染物濃度大于零，則否則，如果在時刻t時管道p處的污染物濃度大于零，則否則，

步驟1.2：對管網各個節點發生污染物入侵的情況進行模擬，得到各個節點發生污染物入侵時的污染檢測矩陣；

采用管網水力模型對供水管網各個節點發生污染物入侵的情況進行模擬，得到不同污染情形下的污染檢測矩陣D^t(i,j)，如式(3)所示：

式中，表示節點j處的傳感器在時刻t對節點i處發生污染污染物入侵后的檢測情況，如果時刻t時節點j處的污染物濃度大于等于C_min,則否則，t＝Δt′,2Δt′,…,BΔt′,Δt′為傳感器的采樣時間間隔，BΔt′為傳感器網絡對單個節點發生污染物入侵的最長檢測時間，C_min為傳感器所能檢測到的最低濃度。

4.如權利要求1所述的基于污染概率的供水管網污染監測傳感器多目標布置方法，其特征在于：步驟2中得到5種污染概率：基于影響節點數量的污染概率、基于影響需水量的污染概率、基于影響管道數量的污染概率、基于污染物擴散距離的污染概率以及綜合考慮上述四種影響的聯合污染概率。