基于群体智能优化算法的供水管网压力监测点布置

针对城市供水管网压力监测点的优化布置问题,以监测范围最大化为目标,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,将实际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主干管网为例,利用2种群体智能优化算法——蝙蝠算法(BA)和粒子群算法(PSO)对模型进行求解。将两种算法的运行结果进行了多方面对比,发现BA因其全局寻优能力强,计算代时较短,在监测点优化布置问题中展现了更为出色的搜索精度和效率。     

基于Kmeans聚类法的供水管网水压监测点优化布置

为提高供水管网水压监测点优化布置效率,在Matlab中编写程序代码调用EPANET工具箱计算管网节点水压敏感度矩阵;以节点水压敏感度矩阵为基础,对敏感度矩阵的行向量进行聚类并选取离聚类中心最近的点作为水压监测点.利用举例管网阐明了所提出方法的实现步骤,结果表明,所提出的方法具有可行性,为供水管网水压监测点优化布置提供了新的思路.     

服务于水力模型的监测点优化布置技术应用

针对新昌县现有的供水管网系统,结合灵敏度分析方法和基于监测范围的分析方法,并根据实际工程情况,以最小化水力校核误差为目标,对新昌县供水管网的压力及流量监测点的优化布置方案进行研究,开发了服务于新昌县微观水力模型的监测点布置技术。同时,考察了监测点数量与位置对水力模型校核误差的影响,在充分利用原有监测点的原则下,最终确定了新昌县供水管网监测点布置方案。结果表明,校核误差随监测点数量的增加而减小,并在监测点数量达到一定值时不再降低,最终的流量、压力监测点布置方案实际应用效果良好,可满足工程需要。     

基于爆管检测效益的供水管网水压监测点布局优化

为探究水压监测点数量与爆管检测效益的关系,开展了面向爆管检测的供水管网水压监测点优化布局研究。首先,利用管网水力模型在EPANET中计算各管道不同等级爆管下的压降,并根据压降结果构建爆管事件覆盖矩阵;然后,对于给定数量的水压监测点,以最大化爆管事件覆盖率为目标函数,优化水压监测点布局,并采用分布估计算法求解,进而确定给定监测点数量下的最优布局;最后,将爆管事件覆盖率与爆管最小可检测流量作为爆管检测精度指标,探讨水压监测点数量与爆管检测精度的效益关系。将所提出的方法应用于L-Town管网C区,结果表明所提出的方法能有效确定最佳效益监测点的数量及布局,进而有效解决工程实践中应布置多少水压监测点以及布局在何处两方面问题。     

面向爆管检测的供水管网水压监测点多目标优化

针对单目标优化算法在水压监测点优化布置模型求解过程中计算效率低、解集质量差的问题，提出了一种多目标非支配差分进化算法（NSDE）。首先，对各管段中间添加的节点赋予爆管流量并依次进行模拟，根据各节点压力变化值生成爆管事件判断矩阵；然后，以监测点个数最小化和爆管检测漏损量最大化为目标函数构建监测点优化布置数学模型，利用NSDE算法进行求解；最后对Pareto解集中监测点布局特征展开分析。以net3供水管网为例，采用单目标遗传算法、多目标非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）和NSDE算法分别对模型进行求解，结果表明多目标NSDE算法计算效率更高且优化解质量更好，其Pareto解集对应的多种布局方案可为实际工程中监测点布置提供灵活选择。     

BP-人工神经网络在给水管网调整方案中的应用研究

根据天津开发区给水管网的现状分析和开发区近期供水规划,讨论了现状管网输配能力与未来供水需求的差距,基于管网运行的经济性和安全性,利用BP-人工神经网络的优化方法,提出了管网调整规划方案,并将其与传统方法进行对比。调整方案模拟计算结果表明,神经网络更能够反映影响该地区管网运行状况的因素,其优化结果更适用于该地区管网。     

基于风险评估的供水管网水质监测点优化模型研究

供水管网内源污染和外源污染协同监测下的水质监测点优化选址一直是供水领域的研究难点。为进一步提升监测点选址的科学合理性,采用模糊数学集法分析管网区域污染物、管道完整度以及管网低负压情况,量化确定管网的风险评估指数。将基于风险评估的节点监测用时期望值纳入监测点优化选址模型,结合监测失效率、水量覆盖度和监测点占比这3个优化目标,完善选址优化体系并建立多目标优化选址模型。使用MATLAB软件搭载基于参考向量的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅲ)成功求解该多目标优化模型,得到帕累托(Pareto)前沿解集。最后,基于Modena算例管网进行研究,与传统复合监测目标优化模型选取的选址方案进行对比发现,基于风险评估的供水管网优化选址模型选取的方案能有效降低监测用时,提高了监测效率。     

供水管网模型在管网现状分析及改扩建中的应用

以JM市为例,应用供水管网水力模型诊断分析管网运行工况,发现管网存在的问题,对主要输水干管发生事故时的影响进行模拟预测,针对目前管网中部分区域水量、水压不足的现象,提出了改扩建优化方案。     

监测供水管网爆管的测压点优化布置方法

为探究一种适用于管网爆管时监测各节点压力变化的测压点优化布置方法,结合华东JX市供水管网模型与历史统计数据,通过处理与分析,提出了一种测压点优化布置的启发式算法。首先对该供水管网历史数据进行统计分析得出各节点爆管阈值;然后在基准工况下对管网进行平差计算,获得各节点压力;再在各管段中间添加漏损口模拟爆管,对其赋射流系数,迭代计算爆管后各节点压力,计算前后差值得到压力变化值矩阵。将压力变化值矩阵中变量值与爆管阈值作比较获得0-1爆管判断矩阵,通过对该矩阵处理分析、编程计算,得到合适的监测点布置顺序。实例计算表明,在总计640根管段的管网中布置5个监测点时能够监测到467根管段,占比73.0%;布置10个监测点时能监测到545根管段,占比85.2%。可见,使用该方法布置的测压点监测范围广。在最经济情况下布置的监测点能均匀分布在管网中,并能有效监测管网爆管。     

等效模型在西安市供水管网中的应用

利用给水管网等效模型的一般形式，结合西安市供水管网现状，通过统计回归方法得出该市给水管网测压点水压与各泵站的供水量的相关关系，并用实际运行数据进行了验证。结果表明该模型基本反映了该市给水管网的供水量与水压关系，可用作管网优化调度模型，为优化调度各水厂的供水量创造了条件。     

基于遗传算法的供水管网爆管监控网络布置研究

根据供水管网压力信号的自然波动特性,确定了爆管监控压力波动报警阈值。在此基础上,提出了爆管强度概念,作为监测点优化布局中水力模型爆管模拟的参数之一。根据爆管水力模拟结果,以可监控最大爆管漏水量为目标函数,优化监测网络的布置。在此基础上,进一步提出了爆管监控覆盖率作为确定监测点个数的主要指标。最后,将该方法应用于两个案例,计算结果显示监测点分布均匀,符合常理,被监测到的管道清晰明确,确定监测点数量的依据科学,表明该方法可以应用于工程。     

A BIM-based approach for automated tower crane layout planning

Tower crane layout design and planning within construction site is a common construction technical issue, and is regarded as a complex combinatorial problem. Previous research focused on utilising either mathematical methods or visualisation tools to find an optimal tower crane layout plan. Both these two approaches require large amounts of manual data input by the layout planners, which is time-consuming and not very practical in industry. The purpose of this paper is to develop an integrated approach which combines Building Information Modelling (BIM) and Firefly Algorithm (FA) to automatically generate an optimal tower crane layout plan. Firstly, BIM is utilised to provide inputs for the mathematical model. Then the FA is used to determine the optimal locations of tower cranes and supply points. Finally, the optimal tower crane layout scheme will be visualised and evaluated through BIM-based simulation. A practical case is selected to demonstrate the proposed approach. The final result is promising and demonstrates the practical value of this approach.     

供水预警监测站自动选址的研究与应用

建立预警系统是保障城市供水卫生的重要途径,而预警监测站的部署（选择合理的监测站个数和布局）又是建立供水预警系统所要解决的首要问题。根据平均预警时间最短原则构造优化目标函数,利用0-1整数规划对指定数量的监测站进行优化选址;对选址准则函数进行了理论分析和实验研究,提出了合理确定监测站数量的方法。通过实验验证了该方法的有效性,该方法可用以实现预警监测站的自动配置,达到预警系统安全性和经济性的较好平衡。     

给水管网压力监测点的优化布置

以厦门市给水管网压力监测点的布置为例，根据给水管网压力监测系统的实际运行数据，综合利用变量相关系数和变量标准差等信息，建立了管网压力监测系统信息量的优化模型．并采用残差、信息损失比率及逐步回归方法，确定了给水管网压力监测点的优化布置方案。     

Controllability analysis as a pre-selection method for sensor placement in water distribution systems

Detection of contamination events in water distribution systems is a crucial task for maintaining water security. Online monitoring is considered as the most cost-effective technology to protect against the impacts of contaminant intrusions. Optimization methods for sensor placement enable automated sensor layout design based on hydraulic and water quality simulation. However, this approach results in an excessive computational burden. In this paper we outline the application of controllability analysis as preprocessing method for sensor placement. Based on case studies we demonstrate that the method decreases the number of decision variables for subsequent optimization dramatically to app. 30 to 40 percent.     

基于水力模型优化污水泵站的启停水位

泵站是排水系统输水过程中的重要环节,对泵站启停水位的优化研究可提高排水管网对水量的调蓄能力,同时提高水泵的使用效率。以典型工业聚集区H镇为例,采用InfoWorks ICM构建该镇排水管网模型,利用两座泵站的实测数据进行率定和校核,并选用纳什效率系数和百分标准偏差评价模拟结果与监测点实测数据的吻合度,结果表明模型与H镇污水管网实际情况基本相符。在可信模型的基础上,根据对H镇运南、镇北和C北泵站现状运行情况的分析,提出各泵站启停水位的改进方案,采用模型对方案进行模拟,最终得到最优方案:运南泵站开启水位为-2. 40m,闭水水位不高于-5. 99 m;镇北泵站开启水位为-1. 30 m,闭水水位不高于-3. 96 m;C北泵站仍以现状水泵开停水位进行液位控制,为后续研究区域排水系统的优化运行提供了依据。     

柴油发动机燃油系统的故障分析研究

通过对高压油管压力波的分析，提出了一种基于压力波形分析的柴油机燃油喷射系统故障诊断方法。阐述了压力波形的特征提取与压力波形的模式识别。指出该方法可以有效进行燃油系统的状态监测与故障诊断。     

通用航空应急救援点选址布局优化研究

为了使通用航空应急救援与城市综合应急救援体系的快速发展保持一致,根据城市航空应急救援的需要,提出了通用航空应急救援点的选址布局方法。首先,基于层次分析法构建通用航空应急救援点选址布局的影响因素分析模型;其次,使用ArcGIS软件对影响选址因素中可矢量化的指标进行空间分析,得到符合要求的预选址区域;然后,构建通用航空应急救援点选址布局数学模型,即加权距离总和最小化以及优先选取权重较高的救援候选点,并通过Lingo软件求解;最后,通过案例进行可行性分析,验证模型和方法的合理性。结果表明,该模型和方法具有较高的准确性和较好的适用性。该方法的提出为通用航空应急救援点的选址布局提供了理论依据,具有一定的参考意义。     

Shortest path criterion for sampling design of water distribution networks

Sampling design is often required for an appropriate assessment of monitoring points in water distribution networks to increase the effectiveness of measured data in calibrating the hydraulic model. Although many methods are available in the literature, they may be inadequate for reliable network calibration. This paper proposes a new method for the optimal collocation of monitoring points using a shortest path based approach. The monitoring points are identified by minimizing the sum of node distances from the closest sensor-node. Node distances were taken to be a weighted sum of the dimensionless arc length and the absolute head loss along arc. To ensure robustness with respect to the presence of outliers among pipe lengths and/or pressure drops, adequate reference measures were chosen for normalization. The optimization problem was solved using Mixed Integer Programming and a variant of the K-Means algorithm. Alternative formulations considering different path blending and distance norms were also analyzed. Numerical experiments carried out on both theoretical and real water distribution networks showed the reliability of the proposed approach and a greater effectiveness compared to similar methods available in the literature.     

浅析城市小区供水水压不足

针对目前城市小区供水水压不足的问题进行了分析,阐明了城市小区水压不足与管网漏水、管道结垢以及小区管网布置不合理等因素有关,并提出了合理的解决办法,以确保供水安全。