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专利号: 2017103059852
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2026-03-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于二进制多目标粒子群算法的供水管网关阀方法,其特征在于该方法具体是:步骤(一)按异常位置划定搜索区域:

根据实际出现爆管、漏损的异常情况,在供水管网水力模型中根据二维坐标确定异常位置,然后以异常位置为中心,按设定的长宽得到搜索区域;

步骤(二)找出搜索区域内阀门:

根据划定的搜索区域内各个树状结构、环状结构,找出所有的阀门位置和个数;

步骤(三)确立二进制多目标粒子群算法优化模型:

根据步骤(二)找出搜索区域内所有阀门,令每个阀门对应一个粒子,阀门的位置对应粒子的位置,执行以下过程:初始化种群及编码;

确定粒子初始值;

粒子速度和位置更新;

步骤(四)求解上述优化模型,生成关阀方案:

根据步骤(三)中对粒子位置和速度的更新进行迭代,将粒子位置对应的阀门状态在水力模型中的阀门开关状态进行设置,并进行单步离线模拟;

判断是否达到给定的迭代次数,若未达到,继续更新粒子速度和位置,给出新的非劣解再进行单步离线模拟;若达到迭代次数得到的非劣解后,根据目标函数计算非劣解中关阀位置流量以及关阀数量和,设置流量最小情况下关阀数量和最小为优选条件,得到最终关阀位置。

2.根据权利要求1所述的基于二进制多目标粒子群算法的供水管网关阀方法,其特征在于:所述的搜索区域为矩形,其长度、宽度至少大于400米。

3.根据权利要求1所述的基于二进制多目标粒子群算法的供水管网关阀方法,其特征在于:树状结构搜索阀门的方式为:根据关阀位置所在管段向管段两端查找阀门,然后再通过树状的分支查找下一管段上的阀门,以此类推,直到找出搜索区域内所有分支上的阀门为止。

4.根据权利要求1所述的基于二进制多目标粒子群算法的供水管网关阀方法,其特征在于:环状结构搜索阀门的方式为:根据关阀位置所在管段向环状管段两侧查找阀门,依次遍数阀门的个数,直到在搜索区域内查找的路径完全闭合。

5.根据权利要求1所述的基于二进制多目标粒子群算法的供水管网关阀方法,其特征在于:初始化种群及编码具体是:种群是粒子的集合,初始化种群Pt={p1,p2,…,pn},对种群中粒子p位置x={x1,x2,…,xi,…,xm}进行二进制编码,其中1表示阀门状态为关闭,反之0表示开启,位置xi编码方式如下:其中:n为种群数,t为种群代数,m为位置数,rand为0~1之间的随机数。

6.根据权利要求5所述的基于二进制多目标粒子群算法的供水管网关阀方法,其特征在于:确定粒子初始值具体是:分别确定粒子初始速度、粒子初始最好位置p_best,粒子初始非劣解g_best;粒子初始速度设为0的向量,粒子初始最好位置p_best、粒子初始非劣解g_best由适应度函数f(x)得到,其中Ci=f(xi),Ci表示粒子p位置xi对应的适应度;适应度函数包括两部分f=[f1 f2];

其中,f1表示关阀位置流量flow,f2表示粒子位置xi的和。

7.根据权利要求6所述的基于二进制多目标粒子群算法的供水管网关阀方法,其特征在于:为更好的保持粒子的多样性,二进制多目标粒子群算法采用自适应变异,变异公式如下:其中:l表示当前迭代数,S表示当前迭代次数,ρ表示当前迭代次数的变异概率,μ表示变异概率为常数。

8.根据权利要求6所述的基于二进制多目标粒子群算法的供水管网关阀方法,其特征在于:若根据适应度函数值无法确定关阀位置,则扩大搜索长度和宽度,重新划定搜索区域,重新执行步骤(二),输出关阀方案。