基于不确定性分析的供水管网压力监测点优化布置

针对现有供水管网压力监测点布置中产生的异参同效问题,基于正态分布利用蒙特卡罗随机抽样法分析管网节点需水量的不确定性,引入节点压力波动系数,讨论节点需水量的随机性对供水管网全局的影响,结合节点水压灵敏度,解决供水管网压力监测点布置中存在的异参同效问题。以华东某城区供水管网为例,结合水压相关性与水压灵敏性构建模型,采用蝙蝠算法求解,获得测压点布置方案。以稳态水力模型的节点需水量初始值为基准进行20 000次随机抽样,应用抽样值进行模拟,计算节点压力波动系数与节点灵敏度,确定最优方案,解决异参同效问题,为供水管网压力监测点布置方案的选取提供了新思路。

供水管网压力监测点优化布置方法综述

科学合理地布置供水管网的压力监测点是实时有效监测管网水力运行状态的关键所在,也是进行一系列管网水力分析研究的基础数据来源。本文以监测管网水力运行和定位漏失点两方面为主要切入点,对近十年国内外学者在压力监测点优化布置领域的研究方法进行了归纳总结。最后,对压力监测点优化布置的研究方向进行了展望。

给水管网压力监测点的布置方法

根据给水管网构造理论 ,应用水力学和拓扑学基本原理 ,建立了给水管网节点压力的灵敏度矩阵和方程 ,通过灵敏度分析可解决给水管网压力监测点的布置问题。该方法弥补了现有节点压力灵敏度分析理论的缺陷 ,改变了供水行业依靠经验布点的传统方法 ,为供水系统运行管理中压力监测点的布置提供了新的思路。

给水管网新增压力监测点优化布置方法

供水管网系统中的压力监测点能够实时读取压力数据,广泛用于管网的水力模型校核及运行状况监控。在供水管网系统原有压力监测点的基础上,在什么位置选择以及选择多少个新增压力监测点是供水企业最关心的问题。提出了一种给水管网新增压力监测点优化布置方法并用于实际供水管网系统,结果表明,与人工经验方法相比,该方法能够更科学合理地选择压力监测点数量及位置。

基于原有测压点的供水管网压力监测点优化布置研究

为优化布置供水管网压力监测点,在原有测压点的基础上,结合经验法和聚类分析,进行供水管网压力监测点优化布置方法研究,并提供评价和检验压力监测点布置方案的思路。以南方某市供水管网为例,对最高日最高时工况进行压力监测点的优化布置,选取最高日平均时为检验工况,校验结果表明,压力监测点优化布置方案可覆盖最高日平均时工况下88.8%节点。

基于非线性映射理论的城市供水管网压力监测点布置方法研究

通过对非线性映射理论及技术的研究和应用,提出了一种新的城市供水管网压力监测点布置方法。以某开发区供水管网为例,首先利用EPANET水力模拟软件对供水管网不同运行工况进行水力模拟,得到各节点压力模拟数值矩阵。然后,采用非线性映射分析方法对该压力模拟数值矩阵进行非线性映射变换,得到一系列独立的二维点群,实现压力变化特征相似节点的聚类和分组。最后,根据各节点压力变化的近似程度和特征,提出供水管网压力监测点的布置方案。应用表明,该方法实用性强,提高了节点压力分析的直观程度和可视化水平。

供水管网健康监测的压力监测点优化布置

供水管网压力监测点的优化布置可以提高供水管网健康监测的效率,为此在回顾了以供水管网优化调度为目的的压力监测点优化布置研究基础上,提出了一种以城市供水管网健康监测为目的的压力监测点优化布置的实用方法。该方法通过假设在管网的不同位置存在不同程度的局部漏损,并逐节点假设压力监测点,再以局部漏损对监测点压力的影响度大小为目标来实现压力监测点的优化布置。文中通过算例分析对方法的有效性进行了验证。研究表明,压力监测点多应布置在对压力比较敏感的管网末端,与实际工程经验一致;漏损大小对压力影响度的局部排序有一定影响,但影响非常小;本方法可用于小的局部漏损的监测,也可用于大的爆管事故的监测。

基于粒子群改进FCM聚类算法优化管网压力监测点布置研究

针对供水管网运行现状,提出压力监测点优化布置方法。以构建节点压力影响系数矩阵采用粒子群优化模糊C均值聚类算法方法求解压力监测点的节点位置。粒子群算法优化避免了FCM聚类算法在初始值选取不当容易陷入局部最优的缺点,提高了压力监测点覆盖节点的精度。结果表明,压力监测点布置合理,且均匀分布于整个管网,同时提供新增压力监测点布置方法,为管网漏失识别定位奠定基础。

基于特征聚类的给水管网压力监测点优化布置

为了及时发现城市给水管网中的漏损、爆管等问题,需要在管网中布置压力监测点.现阶段通常依据各节点压力值的相似程度实现压力监测点的布置.针对上述方法未考虑管网节点空间属性的问题,作者提出一种给水管网压力监测点的优化布置方法.该方法通过选取节点的坐标、影响度和压力的标准差3个特征属性构建节点特征矩阵,再利用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)算法对节点特征矩阵进行聚类分析,依据聚类结果最终确定压力监测点的位置和数量.仿真实验结果表明:该方法有效地保证聚类后归属同一类的节点在管网中是连通的,选取的压力监测点空间分布均匀,为实际管网中压力监测点的布置奠定了良好基础.

利用遗传算法进行供水管网压力监测点优化布置

通过分析节点水压相关性及其量化标准,建立了供水管网压力监测点优化布置的数学模型。叙述了利用遗传算法对建立的优化模型进行求解的方法与步骤。通过算例的计算验证了优化模型的正确性及求解算法的可行性。

基于分区模型的城市供水管网压力监测点布置

为掌握整个城市供水管网的压力分布情况,提出基于供水管网分区模型的压力监测点布置方法.首先采用欧氏距离度量供水管网中任意两两节点在一个运行周期内水压波动的相似度;然后按照给定的分区内最大允许欧氏距离限定要求,依次对每根管段上两个端节点的子区归属进行判断,从而实现对管网的分区;最后在各子区内选择一个最能代表本子区节点水压波动情况的节点作为压力监测点.将该分区布置模型应用于东北某市开发区的供水管网,分区结果表明,各子区内的所有节点是连通的,任意两两节点间的欧氏距离均在给定的最大允许值范围内,并且不同的最大允许欧氏距离形成不同精度的分区方案.在各子区内布置一个压力监测点,当压力监测点布置数目为4时,平均相对误差为4.53%,此时基本能反映供水管网的压力分布情况.

基于漏失定位的压力监测点优化布置方法

漏失定位模型是基于管网中压力监测点的压力变化来确定漏失的位置的模型,其定位准确度与供水管网中压力监测点的数量和位置密切相关。为此,基于压力驱动节点流量(PDD)漏失定位模型构建阈值求解模型,通过阈值构建压降变化矩阵,筛选出灵敏度高的节点,最后得到能兼顾定位模型准确度与压力监测成本的监测点优化布置方案。这对提高漏失定位模型定位准确度和漏损点检出效率具有重要意义。

浅析基于传递闭包法对供水管网压力监测点的布置

近年来,供水管网泄漏事故频发,导致大量水资源浪费。管网监测成了控制泄漏的重要手段,其中,管网压力是管网监控的重要数据之一。基于EPANET对管网进行泄漏模拟,通过MATLAB建立压力模糊矩阵,采用模糊聚类中传递闭包的算法,对管网节点进行聚类,并以可靠性和经济性为目标,选择出最合适的压力监测点。该方法简单有效,可为压力监测点布置提供借鉴。

供水管网压力监测点的优化布置及实施

供水管网中压力监测点监测的管网压力变化可以反映管网的实际运行情况,从而科学地指导水厂对流量和压力的调度。正确实时地监测管网的压力是保证管网能够给终端用户提供足够水压的前提。根据宁夏回族自治区中卫市沙坡头区已有管网压力监测点监测数据基础校核的稳态水力模型,对模型进行分析,掌握整个城市供水管网的压力分布情况,通过区域压力分布划分区块以及实际用户的用水反映需求设计压力监测点优化布置方案。同时研发了基于多传感器数据融合技术的智能RTU远程终端采集器,对压力监测点进行安装实施,确保了压力采集的实时性,稳定性和可靠性,对实际管网中监测点的实施具有指导意义。

聚类分析法选择给水管网压力监测点

压力监测点是反应给水管网运行状态的一个窗口,如何正确的选择压力监测点成为众多国内外学者研究的热点。但是采用复杂的数学公式、建立庞大的矩阵模型而得到压力监测点的选择方式,阻止了众多优化方法在实际中的应用。通过建立给水管网水力模型,进行三种工况的水力计算,并采用聚类分析的方式划分压力分区,分析每种工况下分区情况,结合实际要求,在区域中选择了12个压力监测点,并将其运用于实际工作中,对现实管网中监测点的设置具有指导意义。

基于FCM聚类和漏失模拟的给水管网压力监测点布设

为了提高对供水管网压力监测的可靠性,以北方某城镇供水独立计量分区为模拟研究对象,提出一种结合模糊C均值(Fuzzy C-Means,FCM)聚类和对模拟漏失事件感知数量最大化的给水管网压力监测点优化布设方法.首先,基于水量变化的节点压力敏感系数矩阵,利用FCM聚类算法对管网节点进行聚类,在各子类中预选出备选压力监测点;然后,随机模拟可能发生的漏失事件测试符合条件的不同优化组合的备选监测点对漏失事件引起压力变化的感知情况,确定优化的监测点布设方案.案例研究结果表明,该方法确定的压力监测点布设方案能够在保证至少2个监测点感知到同一个漏失事件的前提下,以最少3个监测点感知到96.36%以上的漏失事件.该方法在提高监测可靠性的同时可以节约监测点布设成本.

供水管网压力监测点优化布置方法

提出了一种供水管网压力监测点的优化布置方法.该方法的优化条件为节点重要度最大化,节点重要度基于熵权法由节点覆盖数量和节点水力灵敏度两个指标计算得出.约束条件为限定压力监测点与被监测节点之间压力相关性的最小值,及限定不同压力监测点覆盖相同节点数量的最大值.将该方法应用于某实际管网,完成了管网节点被一个及两个压力监测点覆盖的优化布置,节点覆盖率均达到94.8%以上.

基于爆管识别的压力监测点优化布置

通过阐述压力监测点优化布置原则及思路,基于爆管事件数据库设定拟布置压力点数量。开展能够准确监测爆管事件且识别较多压力监测点的优化布置方法研究,并根据研究区管网概况构建爆管模拟水力模型,通过对爆管识别阈值的确定和监测点现状评估,分析新增压力监测点布置位置。最终分析确定了监测管径DN400以上,监测流量为300m^(3)/h的爆管,需要新增压力监测点50个,监测流量为400m^(3)/h的爆管,需要新增压力监测点20个。

压力监测点和流量计在降低管网漏损方面的应用

城市供水非常的重要,它关系到人们的正常生活。但是城市的供水管常常会出现漏损的现象,一旦漏损,既浪费水资源,又给供水企业带来了经济损失。因此,必须采取合理的措施控制和降低管网漏损。目前广泛使用的方法是压力监测点和流量计,笔者根据实际情况,针对这两者在降低管网漏损方面的应用进行了探讨,具体如下。

基于爆管监测的供水管网压力监测点优化布置

供水系统监测网是获取爆管数据进行有效爆管监控的前提。流量大的管段往往为配水干管,其发生爆管危害性更大;管段流量相同的情况下,长度越长意味着爆管发生的可能性越大,沿线用户更多,则爆管发生后的排查难度也更大。因此,通过引入管段流量及管段长度两个重要性参数,对新增压力监测点的布设位置及数量进行优化,提升重要管段的爆管监测覆盖率。采用启发式算法求解优化问题,并在中国南方某大型城市管网的一个区域进行方法验证。与未考虑管段重要性参数的结果进行对比,考虑重要性参数后,当新增5个监测点时,DN400~600管段的增加监测率由41.9%提高至54.8%,DN700~1800管段则由28.6%提高至78.6%;当新增25个监测点时,DN700~1800管段的增加监测率由78.6%提高至100%,重要管段优先得到监控。