[发明专利]一种供水管网监测点多目标优化布置方法

权利要求书

1.一种供水管网监测点多目标优化布置方法，其特征包括以下步骤：

(1)构建供水管网水力模型；

(2)MATLAB调用EPANET获取管网数据信息，然后通过Dijkstra最短路径算法计算生成节点之间最短路径矩阵；

(3)在步骤(1)构建的供水管网水力模型上对每根管段增设虚拟节点，依次赋予特定的节点流量Q；

(4)通过MATLAB调用EPANET对步骤(1)构建的供水管网水力模型中每根管段进行爆管模拟，根据爆管状态时各节点压降与背景噪音阈值的关系计算生成爆管事件判断矩阵；

(5)基于步骤(2)和步骤(4)所得的节点之间最短路径矩阵和爆管事件判断矩阵，以监测点个数最小化和爆管检测漏损量最大化为双目标函数建立数学模型；

(6)采用NSGA-Ⅱ算法进行求解得到目标函数下的一系列Pareto解集，以爆管覆盖率表示不同监测点个数下布置方案的爆管监测能力。

2.如权利要求1所述的一种供水管网监测点多目标优化布置方法，其特征在于步骤(3)中不同管道的爆管流量定义如下：

Q＝vd²π/4 (1)

式中：v为管道流速增加量；d为不同管段的直径。

3.如权利要求1所述的一种供水管网监测点多目标优化布置方法，其特征在于步骤(4)中采用最新管网水力模拟软件EPANET2中压力驱动法(PDA)依次对各个管段进行爆管模拟，将爆管状态下各个节点的压降与背景噪音阈值比较，从而生成爆管事件判断矩阵。

4.如权利要求1所述的一种供水管网监测点多目标优化布置方法，其特征在于步骤(5)中，水压监测点优化布局目的是监测更多的管径较大且较长管段，因为这些管段爆管会产生较大漏损量，严重影响管网其它节点的正常供水，因此本文以监测点个数最小化和爆管检测漏损量最大化为双目标函数建立数学模型，即

约束条件如下：

式中：N为某一布置方案中监测点的总数；F为某一种布置方案对应的适应度值，X_i为节点i是否设为压力监测点；L_j为管段j的长度，m；Q为管段i的爆管流量，L/s；b_i,j为爆管判断矩阵[B]_m×n中对应的元素；B_j为某一布置方案是否能检测到管段j的爆管(某一爆管事件被两个监测点同时检测到才认为有效检测)；Length为某一布置方案中监测点之间的最短路径距离，m；D为监测点之间的最短路径阈值，m。

5.如权利要求1所述的一种供水管网监测点多目标优化布置方法，其特征在于步骤(6)中，某一监测点布置方案的爆管监测能力用爆管覆盖率表示

式中：S为某种布置方案对应的爆管覆盖率，L_i，B_i,n,的含义同前式。