[发明专利]一种基于爆管检测效益的供水管网压力监测点优化布局方法

权利要求书

1.一种基于爆管检测效益的供水管网压力监测点优化布局方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)搜集管网的基础信息，构建能够比较准确反映管网真实运行状态的水力模型；

(2)根据步骤(1)构建的管网水力模型，采用EPANET软件进行水力模拟，记录正常工况下每个节点的压力值；

(3)在步骤(1)构建的管网水力模型上每根管段中间加入虚节点，虚节点上设置不同的扩散器系数C来模拟不同等级的管道爆管，并记录不同等级爆管情况下各节点的压力值；

(4)比较步骤(2)与步骤(3)各节点的压力值，计算出管网每个节点的压降，将压降大小与压力监测器的精度作比较，得到0-1爆管事件覆盖矩阵；

(5)基于步骤(4)所得的爆管事件覆盖矩阵，以爆管事件覆盖率最大化为目标构建数学模型；并采用分布估计算法求解，得到一系列优化解集；

(6)利用步骤(5)得到的优化结果，探讨水压监测点数量与爆管检测精度的效益关系。

2.根据权利要求1所述的一种基于爆管检测效益的供水管网压力监测点优化布局方法，其特征在于，步骤(2)中，采用最新EPANET2压力驱动模型(PDA)模拟爆管时管网低压水力状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于爆管检测效益的供水管网压力监测点优化布局方法，其特征在于，步骤(3)中，由于扩散器系数与管网爆管的孔口直径有关，C＝0.003477d²，C为扩散器系数，d为爆管的孔口直径大小；通过改变孔口直径大小来改变扩散器系数，进而模拟不同等级管道爆管。

4.根据权利要求1所述的一种基于爆管检测效益的供水管网压力监测点优化布局方法，其特征在于，步骤(4)中，将发生不同等级爆管时的节点压力(G是不同等级爆管；n是管网节点数)与正常工况下压力相比较，分别计算出管网每个节点的压降。如果压降变化大于压力监测器精度δ(δ根据实际管网压力检测器设定)，将值1赋予爆管节点，表示压力监测器能监测到该处爆管事件；否则将0赋予该节点，表示压力监测器不能监测到该爆管事件，基于此构建0-1爆管事件覆盖矩。

5.根据权利要求1所述的一种基于爆管检测效益的供水管网压力监测点优化布局方法，其特征在于，步骤(5)中，水压监测点布局的一个基本原则是覆盖尽量多的爆管事件，即有限数量水压监测点能检测到尽量多的爆管事件。基于该思路，水压监测点优化布局可转换为爆管事件覆盖率最大化的优化问题，其数学模型如下：

式中S为最大爆管覆盖率值；为满足约束条件下i监测点能检测到j管道的爆管事件；G为管道爆管等级；m为管网管道数；j为管道的编号；每个爆管事件能同时被两个监测点有效检测作为约束条件，通过分布估计算法求解数学模型，得到一系列优化解集。

6.根据权利要求1所述的一种基于爆管检测效益的供水管网压力监测点优化布局方法，其特征在于，步骤(6)中，将爆管事件最大覆盖率与爆管最小可检测流量作为爆管检测精度指标。定义管网爆管最小可检测流量＝各管道最小可检测爆管流量求和/管道总根数，各管道最小可检测爆管流量从爆管事件覆盖矩阵中读取。通过探讨水压监测点数量与爆管检测精度的效益关系，得到该管网达到最佳效益时监测点的数量及布局。