一种供水管网压力检测点的布置方法技术

本发明专利技术提出了一种供水管网压力检测点的布置方法，包括以下两个步骤：基于节点压力对管网进行分区，将位置上相邻的并且压力值相近的节点划分为同一个供水子区；和对每个供水子区分别运用灵敏度系数法对管网压力检测点进行选址，以从所述供水子区内的节点中选出压力检测点。本发明专利技术的供水管网压力检测点的布置方法，可以满足大型城市供水管网的施工需求，压力监测点的布置位置的计算过程简单，并可以简化计算量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及给排水工程
，尤其涉及一种供水管网压力检测点的布置方法。
技术介绍
众所周知，城市供水管网系统中的压力监测点一般指利用有线或者无线进行数据实时传输的压力记录仪。在管网中设置压力监测点是为了实时的监测城市供水管网的运行状态。在满足用户用水压力的情况下，根据监测点处的压力值，合理的调节泵站水泵的运行方式，以降低管网漏水减少泵站的耗能。因此，在城市供水管网系统中的合适位置布置压力监测点，能够科学合理的调整管网的运行状态，满足居民的用水需求，进而对提高供水的安全性和可靠性有重大的意义。目前，国内外对有关供水管网压力检测点的选址方法做了一些富有成效的研究，比较具有代表性的有灵敏度系数法和基于遗传算法的目标函数优化方法。然而，基于灵敏度系数法的压力监测点布置方法，需要首先求出每个节点相对于其它节点的灵敏度系数，然后利用聚类方法将灵敏度值相近的节点归为一类，分别选择每一类中最大灵敏度值所对应的节点作为压力监测点。然而上述方法的缺点是计算量太大，例如，对于节点数目为10万的大型城市供水管网,需要进行10万次平差计算以得到10万×10万的灵敏度系数矩阵。如此巨大的计算量及数据存储量使得该方法难以应用。而遗传算法也有缺陷，当供水管网的规模较大时，采用遗传算法计算，计算时间较长难以进行实际应用。因此，需要一种新型的供水管网压力检测点的布置方法，以满足大型城市供水管网的施工需求。
技术实现思路
为了解决上述部分或全部技术问题，本专利技术提供了一种供水管网压力检测点的布置方法，包括步骤：基于节点压力对管网进行分区，将位置上相邻的并且压
力值相近的节点划分为同一个供水子区；和对每个供水子区分别运用灵敏度系数法对管网压力检测点进行选址，以从所述供水子区内的节点中选出压力检测点。进一步地，对管网进行分区包括数据准备步骤(1)：A，按照管道的编号顺序，分别计算每根管道相邻节点的压力差Δhij，并将计算的结果作为权值赋予该管道；B，设定分区阀值δ；C，制定分区结果数据格式，将分区计算结果存放在矩阵中，所述矩阵中的每一行表示一个子区；以及D，初始化矩阵，将矩阵内的所有元素设为零。进一步地，节点压差Δhij为：︳hi-hj︳，当节点i与节点j相连接时；或0，当节点i与节点j为同一个节点时；或∞，当节点i与节点j不相连接时。进一步地，对管网进行分区还包括计算步骤(2)至(5)：(2)按照管道编号顺序从管道k＝1开始搜索；(3)判断该管道k的起始节点i是否存在于矩阵中，若节点i已经存在于矩阵中，则转到下一个步骤(4)；若节点i不存在于矩阵中，则将节点i赋给矩阵中的一个新行；(4)判断矩阵中是否已经存在管道k的终止节点j；若存在，则继续判断所述分区阈值δ是否大于节点j所在行中所有节点之间的的Δhij，若满足，则合并节点i与节点j所在的行，若不满足，则转到步骤(5)；若不存在，则继续判断阈值δ是否大于节点i与节点j所在行中所有节点的Δhij，若满足，则将节点j加入到节点i所在的行中，若不满足，则将节点赋给矩阵中的一个新行；以及(5)对下一个管道k＝k+1重复步骤(3)和步骤(4)直到遍历所有的管道为止。进一步地，对管网压力检测点进行选址的过程包括：定义节点之间的压差相似系数矩阵并对矩阵进行标准化；对所述标准化后的压差相似系数矩阵，利用欧式距离法计算节点间的相似程度系数，得到模糊相似矩阵；以及分别计算节点与其余节点的平均欧式距离，选取最小平均欧式距离的节点为压力检测点。进一步地，压差相似系数矩阵为由xij组成矩阵Xn×n； x i j = 1 - | H i - H j | | H m a x - H min | , ( i , j = 1 , 2 , ... , n ) ; ]]>其中Hi、Hj分别为正常状态下,节点i与j的压力值；Hmax与Hmin分别为正常状态下，管网中节点压力的最大与最小值；n为管网中节点的总数。进一步地，对矩阵进行标准化包括：对矩阵X进行标准差变换得到矩阵X′；和对矩阵X′进行极差变换得到矩阵X″。进一步地，矩阵X′由xik′组成； x ′ i k = x i k - x ‾ k S k , ( i , k = 1 , 2 , ... , n ) ; ]]>其中，表示矩阵X中对第k列元素取平均值，Sk表示矩阵X中第k列元素的标准差，n为管网中节点的总数。进一步地，矩阵X″由xik″组成； x ′ ′ i k = x ′ i k - x ′ k min x ′ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供水管网压力检测点的布置方法，其特征在于，包括如下步骤：基于节点压力对管网进行分区，将位置上相邻的并且压力值相近的节点划分为同一个供水子区；和对每个供水子区分别运用灵敏度系数法对管网压力检测点进行选址，以从所述供水子区内的节点中选出压力检测点。

【技术特征摘要】
1.一种供水管网压力检测点的布置方法，其特征在于，包括如下步骤：基于节点压力对管网进行分区，将位置上相邻的并且压力值相近的节点划分为同一个供水子区；和对每个供水子区分别运用灵敏度系数法对管网压力检测点进行选址，以从所述供水子区内的节点中选出压力检测点。2.根据权利要求1所述的压力检测点的布置方法，其特征在于，所述对管网进行分区包括数据准备步骤(1)：A，按照管道的编号顺序，分别计算每根管道相邻节点的压力差Δhij，并将计算的结果作为权值赋予该管道；B，设定分区阀值δ；C，制定分区结果数据格式，将分区计算结果存放在矩阵中，所述矩阵中的每一行表示一个子区；以及D，初始化矩阵，将矩阵内的所有元素设为零。3.根据权利要求2所述的压力检测点的布置方法，其特征在于，所述节点压差Δhij为：︳hi-hj︳，当节点i与节点j相连接时；或0，当节点i与节点j为同一个节点时；或∞，当节点i与节点j不相连接时。4.根据权利要求2所述的压力检测点的布置方法，其特征在于，所述对管网进行分区还包括计算步骤(2)至(5)：(2)按照管道编号顺序从管道k＝1开始搜索；(3)判断该管道k的起始节点i是否存在于矩阵中，若节点i已经存在于矩阵中，则转到下一个步骤(4)；若节点i不存在于矩阵中，则将节点i赋给矩阵中的一个新行；(4)判断矩阵中是否已经存在管道k的终止节点j；若存在，则继续判断所述分区阈值δ是否大于节点j所在行中所有节点之间的Δhij，若满足，则合并节点i与节点j所在的行，若不满足，则转到步骤(5)；若不存在，则继续判断阈值δ是否大于节点i与节点j所在行中所有节点的Δhij，若满足，则将节点j加入到节点i所在的行中，若不满足，则将节点赋给矩 阵中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国斌，曾宪灵，曾锋，周扬，陈圣鹏，冯炎辉，
申请(专利权)人：广州京维智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44