[发明专利]一种面向爆管监测的供水管网压力监测点布置方法

权利要求书

1.一种面向爆管监测的供水管网压力监测点布置方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立供水管网输配系统模拟平台，对管网的各状态变量进行模拟仿真，考察在水力条件变化时供水管网的运行情况，对模型进行压力校核；

(2)节点流量变化的确定；分析正常工况时，节点基础流量增加10％，遍历所有节点，得到正常工况的节点压力敏感度矩阵；分析爆管工况时，联立最大管道漏水模型和扩散器流量公式，得到节点爆管流量并依次添加在各个节点上，得到爆管的节点压力敏感度矩阵；

(3)建立节点压力敏感度矩阵；设管网有n个节点，在i节点处产生了ΔQi的节点流量变化值，i称为流量摄动点，i节点自身的水压变化值为ΔHi，同时全管网的其他节点水压都会受到不同的影响，其中被影响的节点j的水压变化值为ΔHj；选用ΔHj/ΔHi表示i节点流量变化对j节点水压的影响；能够引起其他节点水压变化越大，该节点越适合作为供水管网中的压力监测点；

(4)节点压力敏感度矩阵坐标为(x，y)的元素代表管网y节点发生流量变化时对x节点的影响，x节点所在的行向量代表x节点依次受到管网其他所有节点流量变化影响的趋势，行向量之间的相关性越大，即节点水压变化的相似性越大，节点间的相关性越强；将节点水压敏感度矩阵的行向量作为对象，采用基于空间密度分簇和噪音点的聚类方法进行聚类，被划分到同一簇的节点具有相似的水力条件，如果把同一簇的节点定义为一个监测分区，则同一分区内的数个监测点的压力变化就可以代表区域其他节点的压力变化；分析正常工况的节点压力敏感度矩阵可以划分日常监测分区，分析爆管的节点压力敏感度矩阵得到噪音点，噪音点是不同于其他节点压力变化的特殊点，不属于任何分簇，且噪音点之间的相似性较低，所以在噪音点附近需设置监测点，以指示是否有爆管情况；

(5)构建并求解多目标压力监测点优化布置数学模型；在每个监测分区内以监测点所需投资费用总和及所有监测点覆盖节点需水量作为目标函数，管网水力连通性、管网节点水量影响条件作为约束条件，通过改进的基于参考向量的强度帕累托进化算法求解多目标压力监测点优化布置模型，得到非支配解集，形成多种压力监测点布置方案；

(6)上述的多种压力监测点布置方案都为非支配解，难以取舍，此时需要考虑压力监测点布置原则，应该均布在整个管网，在管网末梢、管网调度敏感点、供水分界处设置测压点，此外需要结合聚类分析的结果，优先选择监测点与噪音点的重合度高以及覆盖分簇更全面的方案作为最终的压力监测点布置方案。