面向监测信息最大化的供水管网新增流量计的布置方法技术

本发明专利技术提供了一种面向监测信息最大化的供水管网新增流量计的布置方法，包括以下步骤：构建供水管网水力模型；并进行管网水力平差计算及需水量校正；根据供水管网水力模型，建立管网流量监测信息域空间；定义流量监测信息指数，并计算管网中已安装的流量计的监测信息指数；确定拟新增的流量计数量，并根据此数量随机分配流量计位置；利用模拟退火算法对上一步的布置方案进行随机搜索，以监测信息最大化为目标确定最优新增流量计安装位置。本发明专利技术考虑了已有流量计监测信息，并结合流量相似性矩阵、流速相似空间矩阵和流量灵敏度空间矩阵，采用模拟退火算法，以监测信息最大化为目标，对城市供水管网新增流量计优化布置模型进行求解。

【技术实现步骤摘要】
面向监测信息最大化的供水管网新增流量计的布置方法
本专利技术属于供水管网新增流量计的优化布置方法领域，尤其是涉及一种面向监测信息最大化的供水管网新增流量计的布置方法。
技术介绍
在城市供水管理过程中，管理人员会布设有限数量的监测点(压力或者流量)来采样获取管网的压力和流量信息，以实时掌握管网的运行工况，帮助管理人员根据获取的监测信息及时作出相应的决策。该监测系统为SCADA系统。随着供水企业的SCADA系统运行多年，已积累一定数量的流量计，而随着管网扩建，改造，及DMA分区管理等水务行业的发展，供水企业对新增流量计的布置的需求越来越多。二是由于流量计安装维护相比较流量计成本高昂、投资大，这就要求在充分考虑已有流量计信息的基础上，选用尽可能少的、包含信息最大化的测流点安装测流设备，因此其位置的选择尤为重要。城市供水管网流量计的布置对于管网水力模型校核、管网漏损控制、异常事件预警、管网运行状况实时监控及调度具有重要的意义。管网流量监测的布置的经济性及合理性直接影响到供水管网系统的安全、高效运行。一方面流量计可以实时监测管网中流量的变化，对爆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.面向监测信息最大化的供水管网新增流量计的布置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/nS1，基于供水管网的GIS、SCADA、营收数据，构建供水管网水力模型；并进行管网水力平差计算及需水量校正；/nS2，根据供水管网水力模型，建立管网流量监测信息域空间，该空间由管段流速相似度空间、管段流量灵敏度空间和管段流量相似度空间组成；/nS3，将管网流量监测信息域空间数值作为约束条件，定义流量监测信息指数，并计算管网中已安装的流量计的监测信息指数；/nS4，确定拟新增的流量计数量，并根据此数量随机分配流量计位置，计算新增流量计监测信息指数初值；/nS5，利用模拟退火算法对上一步的布置方案进行随机搜...

【技术特征摘要】
1.面向监测信息最大化的供水管网新增流量计的布置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1，基于供水管网的GIS、SCADA、营收数据，构建供水管网水力模型；并进行管网水力平差计算及需水量校正；
S2，根据供水管网水力模型，建立管网流量监测信息域空间，该空间由管段流速相似度空间、管段流量灵敏度空间和管段流量相似度空间组成；
S3，将管网流量监测信息域空间数值作为约束条件，定义流量监测信息指数，并计算管网中已安装的流量计的监测信息指数；
S4，确定拟新增的流量计数量，并根据此数量随机分配流量计位置，计算新增流量计监测信息指数初值；
S5，利用模拟退火算法对上一步的布置方案进行随机搜索，以监测信息最大化为目标确定最优新增流量计安装位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S1中，基于供水管网的GIS数据实现构建供水管网的拓扑结构，其中GIS数据具体字段包括管段长度、直径、管材、管龄，节点高程，阀门类型、阀门开闭状态；基于SCADA数据实现供水管网实时监测信息，SCADA数据主要包括压力、流量计数据、水厂水泵、吸水井数据；通过营收数据实现供水管网节点需水量分配，主要包括装表地址、用水量数据，构建水力模型后得到的管段流量和节点压力数据。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S2中建立管网流量监测信息域空间的方法，包括如下步骤：
S21，计算管段流速相似度空间矩阵
A(a,b)＝|aa-ab|，
其中，aa为管段a的流速，ab为管段b的流速，a＝1,2,3,…m，b＝1,2,3，…m，得到流速相似度空间[A]m×m，其中，m是管网的管段数；
S22，计算管段流量灵敏度空间矩阵
S＝-CBTA-1,
其中：A＝-BCBT,C是对角矩阵，对角元素式中Δhαβ为管道连接节点α,β的水头损失，r为管段粗糙系数，D为管段直径，L为管段长度，B为管道与节点的关联矩阵，其中，B矩阵元素Bij表示管道j是否连接到节点i:Bij＝1，表示管道j流进入节点i；Bij＝0，表示管道j和节点i没有连接；Bij＝-1，表示管道j的流量离开节点i；i＝1,2,3,…m，j＝1,2,3，…n，得到流量灵敏度空间矩阵[S]m×n，其中，m是管网的管段数，n是管网节点数；
S23，计算管段流量相似度空间矩阵
F(a,b)＝|Fa-Fb|,
其中，Fa，Fb分别表示基准工况下管段a,b的水压，a＝1、2、3…m，b＝1、2、3……m，得到流量相似空度间矩阵[F]m×m，其中m为管网的管段数。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S3包括如下步骤：
S31,定义流量监测信息指数I，该指数为某一流量计同时满足管段灵敏度空间、流量相似度空间和流速相似度空间约束条件下的管段集合的数量，公式如下：
I＝Count{(Q0∩P0)∪(Q1∩P1)…∪(Qnum∩Pnum)}+Count{(J0∪J1…∪Jnum)}
(1)S(i,j)>s*,
(2)A(a,b)<a*，
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫平，李亚林，李秀娟，于俊锋，王江霞，韩立飞，
申请(专利权)人：杭州智云水务科技有限公司，浙江大学滨海产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33