基于群体智能优化算法的供水管网压力监测点优化布置与爆管预警定位研究

来源 :青岛理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ycs19900105
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近年来,我国在供水管网漏损控制领域的政策导向,推动了“智慧水务”的迅速发展。为有效提升管网的智慧化管理水平,降低供水管网的漏损率,水务部门亟待建立完善城市供水管网的水力学模型,并依托建模技术带动有关监测系统优化、爆管识别等领域的研究。在上述背景下,本研究依托于某沿海城镇“智慧水务”改造升级项目,着重围绕管网建模技术、压力监测点的优化布置以及爆管预警定位技术展开研究。首先,研究基于EPANET平台建立了城市供水管网微观水力学模型,并通过拓扑结构排错、模型参数校核等步骤确保了水力学模型的精准性。其次,针对供水管网压力监测点布置缺乏理论指导的问题,以监测范围最大化作为目标,结合节点间的水压相关性和水压敏感度构建监测点优化布置模型,将监测点布局问题转化为一个单目标组合优化问题。以东南沿海某城镇供水管网为算例,引入群体智能优化算法中的蝙蝠算法(BA)和粒子群算法(PSO)求解模型,在算例管网中实现了压力监测点的优化选址,并将两种算法的优化结果和性能进行了多方面对比。后通过建立监测效果评价体系,为评估测压点布置方案提供了明确的量化标准,寻找到监测精度和经济效益间的最佳平衡点,结合管网实际情况最终确定最优的测压点布置方案。最后,完成压力监测点的优化布置后,研究基于压力监测数据分别建立了爆管预警和定位模型。爆管预警模型通过分析爆管前后管网的压力、压降变化,计算得到压力、压降波动合理的置信区间,从而有效甄别异常数据,对潜在的爆管风险作出预警。爆管定位模型则以爆管时压力监测点的实测值与模拟值之间的二乘误差值最小作为目标函数,以爆管节点ID及漏损系数K为决策变量,通过改变节点的漏损系数K来模拟不同漏失量的爆管事故,利用BA和PSO优化模型求得漏失位置和漏失水量,在单节点、双节点漏失的工况下实现了供水管网爆管的精准定位。
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