(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111610339.X (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 颜合想　王禾　信昆仑　陶涛　 王嘉莹　李树平　 (74)专利代理 机构 北京挺立专利事务所(普通 合伙) 11265 代理人 余莹 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/18(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 一种面向供水管网水力模型水量校核的压 力监测点移动布置方法 (57)摘要 本发明公开了一种面向供水管网水力模型 水量校核的压力监测点移动布置方法， 包括以下 步骤： 根据管网节点总数和压力监测传感器数 量， 划分校核周期； 基于初始化管网水力模型， 得 到节点压力关于节点水量的雅克比矩阵； 根据雅 克比矩阵和改良隐枚举优化法， 求解监测点移动 布置方案； 根据每个校核周期中的监测点位置部 署方案获取的监测数据， 校核计算供水管网水力 模型的节点水量参数， 改进计算精度。 在成本相 当的前提下， 本发明可以数倍扩 大监测数据的采 集量， 增大管网压力监测空间密度， 获取更多的 管网运行状态信息， 有利于提高模型校核精度； 在模型校核精度相当的前提下， 本发 明可以大幅 减少模型参数校核的硬件成本、 施工成本和维护 成本。 权利要求书4页 说明书8页 附图3页 CN 114429034 A 2022.05.03 CN 114429034 A 1.一种面向供水管网水力模型水量校核的压力监测点移动布置方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： S1、 制定校核计划， 分为round_num个校核周期， 每个校核周期的监测点数量为sens_ num， 校核周期的时长为t； 所述 监测点为压力监测传感器的安装位置； 校核计划的全部监测点的数量 为： length(sens)＝sens_num ×round_num 校核计划的总时长为： T＝t×round_num S2、 基于初始化管网水力模型， 得到节点压力关于节点水量的雅克比矩阵HQ； S3、 根据雅克比矩阵HQ和改良隐枚举优化法， 求解监测点移动方案sens_place； 所述监 测点移动方案sens_place是指： 从当前校核周期变更到下一个校核周期时， 监测点需要从 当前位置变更到哪个位置； 监测点移动方案sens_pl ace的数学描述方法是： 将每个校核周期中的不同监测点的位 置定义为一个向量， 即监测点位置部署方案sens_place[k]， 其中k代表第k个校核周期； 所 有校验周期的监测点位置部署方案sens_place[k]的总和即为监测点移动方案sens_ place； S4、 根据校核计划的时间顺序， 选取第一个校核周期中的监测点位置部署方案sens_ place[1]， 通过迭代法计算供 水管网水力模型的节点水量； S5、 计算该校核周期的供水管网水力模型的最优参数估计值， 将计算结果设置为供水 管网水力模型的参数； S6、 选取第二个校核周期中的监测点位置部署方案sens_place[2]， 重复执行S4和S5， 通过调整参数来逐步改进供 水管网水力模型的计算精度， 直至所有校核周期都处 理完毕。 2.根据权利要求1所述的一种面向供水管网水力模型水量校核的压力监测点移动布置 方法， 其特 征在于， 步骤S2包括如下步骤： S21、 设定供 水管网的节点关联矩阵A： S22、 利用海澄 ‑威廉方程计算水头损失对管 段的偏微分： 其中： h为水头损失， Ku为单位换算系数， d、 L、 q及c为管道的管径(mm)、 管长(m)、 水量(L/ s)及海澄 ‑威廉系数； S23、 将水头损失对管 段的偏微分写为对角阵的形式： S24、 根据以下公式计算节点压力关于节点水量的雅克比矩阵HQ：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114429034 A 2HQ＝‑(ABAT)‑1。 3.根据权利要求1所述的一种面向供水管网水力模型水量校核的压力监测点移动布置 方法， 其特 征在于， 步骤S3包括如下步骤： S31、 依照雅克比矩阵HQ， 构建目标函数： 其中： n为供水管网的节点总数， sens为 监测点位置的索引； S32、 使用改良隐枚举优化法求解目标函数 f(sens)， 得到一个向量， 即监测点位置总 布 置sensall_vector； 所述监测点位置总布置sensall_vector描 述的是所有监测点的节点索 引集合； S33、 使用kme ans++方法根据空间位置将sensall_vector中 的全部监测点进行聚类， 分 类组数cluster_num等于监测点数量sens_num； S34、 对每个分类组中的监测点依照其敏感度向量的1范数从大到小排序， 得到监测点 位置序列； 所述敏感度向量是指雅克比矩阵HQ中的某 一行， 其中监测点i的敏感度向量为雅 克比矩阵HQ的第i行； 所述监测点位置序列代表了同一个压力监测传感器在每个校核周期 中的不同位置； 如果监测点位置序列的长度小于校核周期round_num， 就用循环的方式往该序列尾部 补充监测点， 直至该序列的长度等于校核周期round_num； S35、 对于第一个校核周期， 依次从每个分类组的监测点位置序列中选择第一个数据， 得到一个维数等于监测点数量sens_num的向量， 该向量即为第一个校核周期的监测点位置 部署方案sens_place[1]； 对于第二个校核周期， 依次从每个 分类组的监测点位置序列中选 择第二个数据， 同样得到一个维数等于监测点数量sens_num 的向量， 该向量即为第二个校 核周期的监测点位置部署方案sens_place[2]； 以此类推， 得到所有 校核周期的监测点位置 部署方案， 即为 监测点移动方案sens_place。 4.根据权利要求1所述的一种面向供水管网水力模型水量校核的压力监测点移动布置 方法， 其特 征在于， 步骤S4包括以下步骤： S41、 将当前 校核周期划分为M个时间段， 标记为： 时段t1、 时段t2、…、 时段tM； S42、 设置一个向量Q[t]， 用于描述所有节点的水量布置； 所述向量Q[t]的维数等于模 型的节点总数， 每 个维度的数值分别代 表对应节点的水量； S43、 对于时段t1， 设定Q[t]的初始值 Q[t1]为模型总水量的平均值： Q[t1]＝ones(1,n)*Qavg Qavg＝Qtotal/n 其中： Qtotal为模型总水量(L/ s)， Qavg为模型节点水量平均值(L/ s)， ones(1,n)为长度为 节点总数n的元 素均为1的行向量； S44、 假设当前是第k个校核周期， 读取其监测点位置部署方案sens_place[k]， 并设定 目标迭代需要消除的压力误差量： dH＝Ho[sens]‑Hs[sens] 其中： Ho为压力监测传感器测量得到的压力(m)， Hs为每次迭代校正后的压力(m)；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114429034 A 3