面向故障诊断的供水管网水压监测点优化布置方法

为解决供水管网故障诊断中准确率不高、经济性不佳的问题,设计了一个基于改进的果蝇优化算法核极限学习机的供水管网故障诊断模型。经验证,该模型具有学习速度快、故障识别率高等优点。以该模型为核心提出了基于果蝇优化算法的供水管网水压监测点优化布置方法。该方法首先利用果蝇优化算法形成多组水压监测点方案,然后用供水管网故障诊断模型计算每种方案的诊断准确率,选择其中诊断准确率最高、经济性最好的方案作为候选最优方案,并以此方案为基础,使用果蝇优化算法不断循环迭代,最终找到故障诊断准确率高且经济性最好的水压监测点布置方案。利用Matlab语言代码对提出供水管网水压监测点优化布置方法进行了编码实现,使用实际管网数据进行了实验,结果表明,所提出的供水管网水压监测点优化布置方法是一个有效的水压监测点优化布置方法。     

基于先验信息的供水管网阻力系数识别

供水管网阻力系数识别是指通过调整管网水力模型中管道阻力系数,使模型计算值与监测值相符的过程。由于实际中监测点数量有限,管网阻力系数识别为欠定的优化问题。现行方法通常采用管道分组这一参数化方法将欠定问题转换为超定,应用遗传算法或其它随机搜索算法求解。提出了基于先验信息的供水管网阻力系数识别算法,所提出算法根据管道管材、管龄等先验信息对管道阻力系数进行估计,并将估计值作为伪观测值引入目标函数将欠定优化问题转换为超定,采用高斯-牛顿算法进行求解。与现有方法相比,所提出算法避免了管道分组不唯一的问题;再者,推导了供水管网阻力系数雅克比矩阵解析式用于搜索向量构造,提高了参数识别计算效率。采用小型管网阐明了雅克比矩阵计算及搜索向量构造,利用大型管网验证了算法的实用性。     

基于水质指数的给水管网属性识别模型

给水管网中各监测点的水质因子项目繁多,仅仅靠单因子指标不能反映出监测点的水质总体情况,也不利于将水质状况对外发布.为了对给水管网水质进行总体的综合分析,需要进行综合性的科学评价.本文讨论了三种水质指数评价模型:原始水质指数模型、水质综合指数模型、Nemerow水质指数模型,阐述了不同水质指数的原理并给出了具体计算公式.结合实例分别应用三种水质指数模型对管网水质进行评价.实例证明:水质指数模型具有综合概括、简明扼要的特点,使给水管网水质的评价结果更加客观、合理.     

面向大规模供水管网的水质监测点布局优化

在供水管网的重要位置布设一定数量的水质监测点,对管网水质进行实时监测,是保障水质安全的有效途径。现有水质监测点布局优化方法的研究大多针对小规模管网,在复杂的大规模管网中迭代求解效率和解集质量低,难以实际应用。为此,针对大规模供水管网节点数量众多且邻近节点相似程度较高等特点,以最小化监测时间和最大化污染事件覆盖比例为目标,建立水质监测点布局优化求解框架。该框架使用基于复杂网络重要性指标和耦合水力特征综合评价的节点筛选模型,对大规模管网中的重要节点进行污染事件模拟,并基于节点空间相似性改进遗传算法的演化策略,提升解集质量。针对实际大规模管网的模拟实验表明,此方法能解决供水管网规模较大时迭代效率和解集质量低的问题,获得有效的水质监测点布局。     

供水管网水质监测点优化选址研究

针对复杂管网水质比例矩阵求解困难的问题，利用递归方法求解水质比例矩阵,由此得到给定覆盖标准下的覆盖矩阵.以覆盖水量最大为优化目标，提出基于离散二进制编码的微粒群优化算法(DBPSO)优化供水管网水质监测点(WQMS)的选址方法,并给出了详细的计算步骤.算例计算结果表明，用递归方法求解复杂管网的水质比例矩阵具有较高的时间效率且编程容易实现.基于DBPSO算法的WQMS选址方法具有较高的搜索效率，在给定的监测点数目下能够快速找到最优的监测点位置，通过监控监测点的水质状况能够最大程度地了解整个供水管网的水质信息，为供水管网WQMS的优化选址提供了一种新的途径.     

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.     

供水管网突发污染试验模拟及污染源定位研究

以供水管网模拟系统为试验平台,采用多点投加高浓度次氯酸钠溶液模拟污染物扩散的方法进行了试验研究与理论分析．通过实测监测点污染信息,利用改进的模拟一优化反追踪模型进行污染源定位并分析管网拓扑结构等影响因素对模型效率及准确率的影响．研究表明,在影响因素合理表达条件下,可以实现模型的高准确率．     

基于节点水龄的供水管网水质监测点的优化布置

利用供水管网图形的拓扑矩阵，在管网水力计算的基础上，通过求出节点水龄，计算节点水龄比例矩阵，提出一种基于节点水龄的城市供水管网水质监测点的优化选址的方法。     

基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位

为有效减少城市供水管网漏失,快速、准确确定漏失点的位置及漏失水量,进而实现管网漏失的实时诊断,提出了基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位方法.在构建基于反问题分析的微观基础水力模型的基础上,通过对管网漏失量与压力变化的相关性分析,以漏失点所在管网中的位置及漏失点相应的漏失水量为变量,以漏失发生时管网压力监测点的监测值与模拟值的差值最小为目标,建立了基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位模型.通过3种工况下的漏失模拟计算,结果表明:所建立的反问题漏失定位模型可以有效地定位漏失点并优化预测漏失水量,可合理高效地制定漏失点检测与定位方案.     

水质分区在供水系统水质管理中的应用

由于用户用水量及管道基础数据不完善,供水管网水力模拟在实际供水系统中的应用受到了限制.供水系统水质分区充分利用水厂、管网中水质测点的监测数据,先筛选出适合聚类分析的水质指标,再利用聚类分析的方法确定各水厂的供水范围,进而根据多年的水质资料确定各水厂供水区域交汇的漂移带及区域末梢监测点.各区域末梢监测点的水质资料通过SCADA系统传至调度中心,为供水企业全面掌握供水系统的水质状态、确定合理的水质、水量调度方案提供了可靠的依据,便于从水质安全的角度实现供水系统宏观调控,指导各水厂科学、合理运行.该方法水质资料可获得性强、对用户用水量及管网基础资料的依赖性弱、方法科学合理,适用范围广,可操作性强,便于推广应用.     

节流变压降流量测量的精度分析及其计算机计算

根据节流变压降流量的测量原理及误差传递理论,建立流量测量误差的计算数学模型,分析了测量误差各项对系统总误差的影响。编制了计算机分析程序,对电厂锅炉给水流量测量成套装置的精度进行了分析计算并给出了使用精度图。为节流变压降流量测量装置的设计和使用提供了一个简便实用的误差分析软件。     

供水管网状态估计及其在西安市供水管网中的应用

提出了修正的最小权重平方和状态估计数学模型，用简约梯度法求解，用于给水管网的状态模拟．估计的参数是所有的节点水压，测量参数是各水源供水量、部分节点水压和管段流量，并且所有管段摩阻也是已知的．这一状态估计方法的最主要的特点是，测量参数的数量远远小于估计参数的数量，而且允许测量参数存在误差．将这一方法应用在西安市给水管网，结果表明，估计的节点水压的精度较高，能满足管网模拟的要求．     

Adaptive Fault Estimation for Dynamics of High Speed Train Based on Robust UKF Algorithm

This paper proposes an adaptive unscented Kalman filter algorithm(ARUKF) to implement fault estimation for the dynamics of high-speed train(HST) with measurement uncertainty and time-varying noise with unknown statistics. Firstly, regarding the actuator and sensor fault as the auxiliary variables of the dynamics of HST, an augmented system is established, and the fault estimation problem for dynamics of HST is formulated as the state estimation of the augmented system. Then, considering the meas...     

基于RK-UKF算法的再入目标质阻比估计

针对再入目标质阻比实时估计的问题,根据目标的三维再入运动模型及量测模型,提出了一种基于龙格-库塔（Runge-Kutta）积分的不敏卡尔曼滤波（UKF）算法（RK-UKF）的再入目标质阻比估计方法,给出了RK-UKF算法与扩展卡尔曼滤波（EKF）算法和不敏卡尔曼滤波算法的仿真比较.仿真结果表明,RK-UKF算法可实现对再入目标的高精度跟踪和其质阻比快速稳定的估计.     

灌区渠道一体化量水装置及监测系统的设计与实现

阐述了将量测水技术、节电技术、防盗及防破坏技术集成研发一体化量水装置的设计理念,设计出了适合我国灌区实际情况的灌区渠道一体化量水装置及监测系统,实现了灌区渠道水位及水量的实时计量及远程监测.     

放顶煤开采采出量与采出率计算精度的探讨

针对现行放顶煤开采采出量及采出率确定方法,推导出了其计算值的误差估计模型;根据兖州南屯矿实际数据,计算出了误差估计模型中的相应参数（即由统计产量折算实测产量所需参数）的相似维、实验及理论变异函数;基于地质统计学理论,得到了3种采样方法、不同采样间距与上述参数的估计误差、采出量相对误差的关系。研究表明,采用地质统计学、分形几何、误差理论等方法,可以有效地解决放顶煤开采采出量的误差估计、测量或采样最佳方案选取及有关标准制定问题,具有重要的实用价值与学术价值。     

石英晶片的电参数模型分析与实验验证

研制晶片自动分选机的主要难点是晶片自动分选机测试系统的研制,其测量特点决定了考虑测量气隙时晶片的电参数模型不同于理想的电参数模型,建立了有气隙晶片的理论电参数模型,并讨论了气隙对频率测量的影响。有测量气隙时晶片的谐振频率的大小和起振难易主要取决于测量气隙的大小。根据有气隙测量时晶片谐振频率的测量原理进行了晶片自动分选机频率测试系统的设计。最后对建立的电参数模型进行了实验验证。     

基于自适应卡尔曼滤波加速度与位移融合的结构位移实时估计

实时高精度位移测量在工程结构的安全和寿命评估方面有着重要作用。为提高基于全球导航卫星系统技术的位移测量的精度及稳定性，本文提出了一种融合加速度和位移数据的自适应多速率卡尔曼滤波方法，来实时获取精度提升的位移信息。由于不合理的噪声参数设置会使位移估计的精度严重下降，本文利用加速度和位移数据测量噪声各自的特点，以分开估计相应噪声方差的思路来实现自适应估计。考虑传感器噪声的性质，自适应滤波中对噪声参数的估计可简化为仅对位移噪声方差进行估计。利用Sage-Husa估计器实现位移噪声方差的自适应估计，使滤波能在噪声参数未准确获知的情况下进行稳定的位移实时估计。首先，讨论了自适应滤波中初始噪声参数的影响，确定了初始系统噪声参数的选取原则。然后，分别在时不变与时变位移噪声环境下，观察该滤波应用于不同频率的谐波位移信息下的估计性能。最后，以某1.5MW风电塔在风-地震耦合作用下塔顶结构响应的数值模拟，来说明本文的自适应滤波在一般工程结构应用中的有效性。结果表明，即使初始噪声参数设置有误或位移噪声具有时变性，本文方法依然具有较好的估计效果及鲁棒性。上述研究成果可为结构实时高精度位移监测提供一定理论支撑与参考。     

基于大位移变分光流的全向智能轮椅测速方法

为扩大全向智能轮椅的速度测量范围并改善其测量精度及计算效率,对传统基于光流的测速方法进行了改进.首先,采用TV-L1模型求解光流,并有效地预测帧间像点位移量,缩小像点的搜索区域.然后,针对由光照不均、局部运动模糊等因素产生的异质光流矢量,提出了基于平面片光流模型的随机抽样一致算法(random sample consensus,RANSAC),以实现光流场的排异.最后,在统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA)的体系框架下实现光流计算的并行加速,提高了系统的实时性.实验结果表明:改进方法使轮椅的最大可测量速度提升了1.67倍,且测速精度优于轮式里程计,该方法在光照不均、局部运动模糊情况下也具有较好的鲁棒性,能够提升全向轮椅的最大可测量速度及测量精度.     

多通路给水管件的阻力系数测定装置设计

介绍了一种适用于分户计量和户外查表技术的新型给水管路系统,根据流体测量理论和管路的特点,设计了适用于多通路管道系统的沿程和局部阻力测试的装置,并将测试结果在实际工程中进行了应用。