一种供水管网分区方法与流程

1.本发明涉及供水管网分区技术领域，特别是涉及一种供水管网分区方法。


背景技术：

2.随着广泛开展的供水管网分区计量管理的要求提升，针对特定拓扑机构和用水分布的管网，往往需要考量dma(独立计量区域)的合理划定，但是复杂的拓扑结构及高程、管径、流量的空间分布信息会使得合理分区变得困难重重，因此发展一套可自动根据管网动态信息和静态信息进行科学分区的方法将极大提升分区合理性，便于广大水务工作者有效开展分区计量工作。
3.为了评估管网运行是否健康、正常，需要在供水管网上部署必要密度的压力监测点。传统的设计规范推荐以部署点的密度(单位管长或覆盖面积上压力监测点的部署数量)为设计依据，但压力测量的数值解读需要恰当的标准为参照物才好进行异常预警，为了以有限个测点高效采集数据并可据此推断管网运行中各个节点位置的压力表现，就需要测压点的分布能最大化地复现管网整体压力表现。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种供水管网分区方法，能够筛选出最佳的供水管网最佳布点方案。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种供水管网分区方法，包括：
6.步骤(1)：将供水管网按等距划分为若干管段，并获取不同管段之间节点的压力值与节点的位置标签；
7.步骤(2)：按照预设规则遍历若干所述管段，并根据遍历顺序拼接途经节点对应的压力值与位置标签；
8.步骤(3)：基于所述步骤(2)中的拼接结果，通过快速遗传算法计算供水管网的最优布点集合，其中，所述最优布点为压力传感器在供水管网上的最优安装位置；
9.步骤(4)：根据所述供水管网的最优布点集合对供水管网进行分区。
10.所述步骤(2)包括：
11.步骤(21)：任取一个供水管网的末梢点作为起点，沿若干所述管段单向遍历，按照遍历顺序将途经节点对应的压力值与位置标签同步添加至拼接列表，直至遍历到另一个供水管网的末梢点或连接三根及三根以上管段的节点，则停止遍历；
12.步骤(22)：重复所述步骤(21)直到所有管段遍历完毕，得到多个拼接列表组成的集合。
13.所述步骤(21)还包括：计算每个所述拼接列表中压力值集合的方差，并将所述压力值集合的方差小于0.1的拼接列表去除。
14.所述步骤(22)还包括：在遍历过程中，若所述供水管网中的剩余管线不存在末梢点，则从不存在末梢点的剩余管线中任取一节点作为起点进行遍历，其中，所述不存在末梢
点的剩余管线为环线。
15.所述步骤(3)包括：
16.步骤(31)：将所述步骤(2)获得的全部位置标签去重后作为快速遗传算法的决策变量全集；
17.步骤(32)：从所述决策变量全集中挑选预设数量的决策变量作为快速遗传算法的基因编码；
18.步骤(33)：通过快速遗传算法迭代所述基因编码，得到关于供水管网不同的布点等效压力曲线，计算所述多个拼接列表组成的集合中每段拼接列表对应节点集合的参考压力曲线与不同的布点等效压力曲线的吻合度得分。
19.所述步骤(33)中的吻合度得分的公式为：其中，m表示拼接列表的数量，n表示每段拼接列表中的节点数，p
ij
表示第i个拼接列表中第j个节点的参考压力值，表示第i个拼接列表中第j个节点的布点等效压力值。
20.所述步骤(4)具体为：将所述吻合度得分最高的拼接列表对应的节点集合作为最优布点集合。
21.有益效果
22.由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明能够通过供水管网中有限个节点推断供水管网运行中各个节点位置的压力表现，能根据不同的布点方案复现出供水管网的压力原貌，进而筛选出最佳布点方案(即布点等效压力曲线)，并可为压力测量数据的解读提供参考标准；本发明能够对供水管网进行有效分区，进而能够对供水管网的漏损进行精确监控。
附图说明
23.图1是本发明实施方式的方法流程图；
24.图2是本发明实施方式的参考压力曲线示意图；
25.图3是本发明实施方式的节点拼接后在供水管网的位置表现示意图；
26.图4是本发明实施布点等效压力曲线示意图；
27.图5是本发明实施方式的供水管网最优布点示意图。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
29.本发明的实施方式涉及一种供水管网分区方法，请参阅图1，包括：
30.步骤(1)：将供水管网按等距划分为若干管段，并获取不同管段之间节点的压力值与节点的位置标签。
31.步骤(2)：按照预设规则遍历若干所述管段，并根据遍历顺序拼接途经节点对应的
压力值与位置标签。
32.所述步骤(2)具体包括：
33.步骤(21)：任取一个供水管网的末梢点(仅有唯一一根管段连通的节点)作为起点，沿若干所述管段单向遍历，按照遍历顺序将途经节点对应的压力值与位置标签同步添加至拼接列表，直至遍历到另一个供水管网的末梢点或连接三根及三根以上管段的节点，则停止遍历。
34.所述步骤(21)还包括：计算每个所述拼接列表中压力值集合的方差，并将所述压力值集合的方差小于0.1的拼接列表去除。
35.步骤(22)：重复所述步骤(21)直到所有管段遍历完毕，得到多个拼接列表组成的集合，图2展现了节点拼接前后压力曲线，即下述的参考压力曲线。
36.所述步骤(22)还包括：在遍历过程中，若所述供水管网中的剩余管线不存在末梢点，则从不存在末梢点的剩余管线中任取一节点作为起点进行遍历，其中，所述不存在末梢点的剩余管线为环线。
37.图3展现了供水管网中，节点拼接后的实际位置。
38.步骤(3)：基于所述步骤(2)中的拼接结果，通过快速遗传算法计算供水管网的最优布点集合，其中，所述最优布点为压力传感器在供水管网上的最优安装位置。
39.所述步骤(3)具体包括：
40.步骤(31)：将所述步骤(2)获得的全部位置标签去重后作为快速遗传算法的决策变量全集；
41.步骤(32)：从所述决策变量全集中挑选预设数量的决策变量作为快速遗传算法的基因编码；
42.步骤(33)：通过快速遗传算法迭代所述基因编码，得到关于供水管网不同的布点等效压力曲线(见图4)，计算所述多个拼接列表组成的集合中每段拼接列表对应节点集合的参考压力曲线(见图2)与不同的布点等效压力曲线(见图4)的吻合度得分。
43.所述步骤(33)中的吻合度得分的公式如下：
[0044][0045]
其中，m表示拼接列表的数量，n表示每段拼接列表中的节点数，p
ij
表示第i个拼接列表中第j个节点的参考压力值，表示第i个拼接列表中第j个节点的布点等效压力值。
[0046]
图4展现了步骤(3)中节点通过快速遗传算法优化前后的压力曲线。
[0047]
所述步骤(33)中提及的布点等效压力曲线的计算方式遵循以下原则：
[0048]
1、针对有选取点(即节点)且包含头尾末梢点的压力曲线，中间未选取到的节点压力以插值的方式补全；
[0049]
2、针对有选取点且包含一头或一尾末梢点的压力曲线，以另一头最靠外的选取点的压力值拉平至另一头末端，中间未选取到的节点压力以插值方式补全；
[0050]
3、针对有选取点且不包含末梢点的压力曲线，以两头最靠外的选取点的压力值拉平至两头末端，中间未选取到的节点压力以插值方式补全；
[0051]
4、针对没有任何选取点的曲线，直接以曲线的均值线作为布点等效压力曲线。
[0052]
步骤(4)：根据所述供水管网的最优布点集合对供水管网进行分区。
[0053]
所述步骤(4)具体为：将所述吻合度得分最高的拼接列表对应的节点集合作为最优布点集合，详见图5。
[0054]
由此可见，本发明能够通过供水管网中有限个节点推断供水管网运行中各个节点位置的压力表现，能根据不同的布点方案复现出供水管网的压力原貌，进而筛选出最佳布点方案(即布点等效压力曲线)，并可为压力测量数据的解读提供参考标准。
[0055]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。