基于可靠度分析的供水管网优化研究.pdf 2页

'水利建设建材与装饰2014年5月基于可靠度分析的供水管网优化研究朱晓娜（中航飞机股份有限公司汉中分公司陕西城固723213）摘要：在城市化进程不断加快的背景下城市管网的建设越来越重要，受人们关注的程度也越来越高，城市管网的优化逐渐成为城市未来发展的必然选择。当前传统的城市管网虽然还能够满足城市发展的基本需要，但是在实际运行过程中不断暴露出一些新问题。在人们对供水管网的重视程度越来越高的背景下加强基于可靠度分析的供水管网优化变得非常重要。可靠度分析是一种专业方法，通过这种方法来优化城市管网是时代发展的必然选择。本文将重点分析这几个方面的问题。关键词：可靠度分析；供水管网；优化中图分类号：TU991.36文献标识码：B文章编号：1673-0038（2014）19-0228-02在城市管网建设快速发展的背景下，供水管网自身的性能关系是进行深入分析的重要前提。和质量越来越被人们所重视。加强这方面的研究已经成为提升可靠度分析的方法有很多种，不同方法适应的条件和环境也促进城市发展的重要措施。传统供水管网存在着漏损问题，这一是不同的，在实际工作过程中要结合实际条件来选择相应的方问题的造成了巨大的水资源浪费。今后要不断提升供水管网的法。详细分析系统的可靠度就会发现当前模拟法、故障树分析法性能，不断优化供水管网。和状态空间模型是比较常用的分析方法。了解这几种方法具有重1可靠度分析要意义。所谓模拟法就是要在计算机上把各种系统状态随机模仿可靠性指的是规定条件下以及时间内的完成规定功能的一出来，通过大量的模拟试验来统计系统自身的可靠度数值。模拟种能力，可靠性是衡量系统性能的重要指标，这是一个定性指法的应用范围非常广泛。故障树分析法则是一种分析大型复杂系标，这一指标具有很大的随机性，是很难用特征量来表示的。可统可靠度及安全性的专业工具。明确阐明各元件同子系统之间的靠度指的是在系统中完成功能的概率。可靠度分析的重要前提因果关系是故障树分析法的典型优势，通过采用故障树分析法能是掌握系统可靠度和组件可靠度之间的关系，掌握两者之间的够为改善系统可靠度提供重要依据。故障分析法适用于分析那些南查找相应信息，然后将检索获得的各类信息分门别类，并对这水利测绘信息机构应当尽快建立，对水利测绘专业信息资源共些信息进行整合而形成特定用户需要的、序列化的有效信息资同建设、集中管理，实现网络化共享的信息服务系统的建立。源。此外，还可利用软件的方式实现与全球计算机的自动联系，3.4加快测绘知识基础设施工程建设形成一个庞大的信息数据库，为水利测绘工作者提供所需信息。建设丰富的测绘信息资源是实施测绘知识基础设施工程的再者，还可采取在因特网上建立专业性的信息资源指引库的方基础，测绘知识基础设施工程建设也将极大地促进测绘文献信法，帮助用户集中查找网络上的专业信息，这样可以大大查找信息资源的开发利用，从而才能有效地促进测绘知识创新和技术息的资源，为水利测绘工作者提供便利。充分认识测绘科技信息创新，促进测绘业的可持续发展。资源建设的重要性，在人力、财力和政策等方面加大投入力度。4结束语3.3统筹规划、联合开发，实现信息资源的共享水利测绘信息资源的开发与利用，对提高水利建设的整体水建好水利测绘行业的信息资源保障支持系统。测绘科技文献平具有重要意义。同时是水利信息化建设重要内容，是编制规资源建设首先应该根据本行业的特点，确立自己的文献资源建划，发展水利，开发业务应用，推进政务公开，服务社会的重要环设重点与目标，明确信息资源采购收藏范围及系统。在网络化建节，各单位应给予高度重视，并积极开展相应的工作，共同推进设、相关设施及软件的建设中，制定统一技术规范和标准，以期水利测绘信息化的建设进程。保持和国际标准相一致。在水利测绘数据库建设中，开发大容量、质量好、可上网的中文信息库，建立实用的、开放式的水利测参考文献绘专业信息资源共享网络。同时提高信息服务水平，建立水利测[1]袁园.我国信息资源建设对信息政策的需求[J].肇庆学院学报，2010绘信息资源的订购、复制、发送网络系统，促进测绘科技文献信（04）：125~136.息资源的共享。水利测绘信息资源建设的目的就是通过资源共[2]张志文.试论信息资源开发的对策[J].常州工学院学报，2010（02）：132~享来满足社会对水利测绘技术或水利工程建设的了解。今后，水156.利测绘信息资源的开发利用程度会越来越高，其特点表现为全[3]王敏.论信息资源的开发与利用[J].山东省农业管理干部学院学报，面、快速、及时，的获取所需要的信息，并实现水利测绘信息资源2011（03）：241~265.的更新与互动。传统的信息活动方式，由于时空限制、手段落后，已无法满足读者对文献信息的及时性需要。利用计算机网络、网收稿日期：2014-4-20络数据库等先进的通讯技术手段来传递信息已刻不容缓。因此，·228· 2014年5月建材与装饰水利建设系复杂的供水管网。状态空间模型法是一种应用较为广泛的方每个节点都代表是一个激励函数，连接两点之间的就是权重。当法，通过应用状态空间模型能够对于不可修复系统能够求出其前人工神经网络被广泛应用于各个领域，得到了人们的青睐。当系统可靠度，对于可修复的系统则能够求出系统的可用度。状态前这种方法主要是应用在模式识别、函数逼近、数据压缩以及数空间法的灵活性较强，这种方法不仅能够计算出双状态独立元据挖掘等方面。件系统的可靠度，同时还能够计算出多状态独立系统元件的可在实际工作过程中针对管网的优化设计，工作人员决定采用靠度。这种方法的应用具有重要意义。遗传算法来实现，主要是通过MATLAB平台来实现。优化设计的2基于可靠度分析的供水管网优化模型思路是先通过遗传算法来计算出并生成个体，然后在利用水力建模是基于可靠度分析的供水网优化的重要步骤，在实际工平差软件来进行进一步地计算，最后就是求得适应度函数值。作过程中应该高度重视这个过程中。在本文中将采用多目标优在实际计算中我们需要知道约束条件是连续的，管径规格化化模型来研究如何优化供水管网。约束条件却是离散的，因而需要把管径规格化约束条件从离散（1）建模过程中目标函数主要包含管网墒值可靠度最高以及的转化为连续的。在工作过程中可以通过以下步骤来实现转化：管网年费用最低这两个目标函数。管网年费用主要包含管网建淤要把与不同整数同不同管径对应起来，之后还要写入边界条设费用和年管理运行费用，研究管网年费就不得不深入探讨这件。在对应的过程中管径与整数需要按照从小到大的顺序来进两方面的因素。管网建设费用主要指的是包含所有管网设施的行对应。于通过MATLAB遗传算法程序来生成符合边界条件的建设费用，，例如水塔、管道以及加压泵站的建设费用。年管理运个体。盂在把生成的个体进行整取，之后还要返回到对应的标准行费用则指的是管网中二泵站的年运行电费总和。通过对供水管径中。榆应用EPANET团建来把管径写入管径之后再进行平管网的详细分析之后我们可以把基于可靠度的动水管网多目标差计算，最终来求得目标函数值。优化模型的目标函数表示成以下式子：3存在的不足嗓minW=C·（A/P，n，i）+Y城市管网系统本身是具有很强的复杂性的，在实际研究过程maxS=S+S中还存在着一些不足。了解这些不足对于进一步优化城市管网12式中：S代表的是管网系统墒值可靠度；S1以及S2则代表的是有好处的。在实际模型计算和优化过程中存在的问题主要表是管网水力墒值和水质墒值的可靠度；n代表的是折旧年限；C现在：淤搜集资料还不够完善，不正规对研究工作会产生影响。代表管网建设费用、（A/P，n，i）则代表的是资金回收系数；Y是管于求解多目标模型的遗传算法本身是非常复杂的，在求解过程网年运行费用。中由于太过复杂，因而存在着求解效率不高的问题。这个问题的（2）约束条件。建模过程中必须要考虑模型的约束条件，每个出现对于优化城市管网造成了一定影响。因此在今后优化计算模型都有其约束条件。了解其约束条件具有重要意义，详细考察过程中必须要慎重选择算法，同时还要合理设置参数。盂需要注当前的供水管网就会发现它主要有两个约束条件：淤优化管径意到是本文重点探究的是高日高时用水的管网可靠度，对于管规格化约束。于管网水利平衡约束。了解这两方面的约束条件有网在不同时段不同用户的用水量以及可靠度则观察不够，正在重要意义。实际工作中还需要更广泛地搜集资料进行详细的评估。优化管径规格化约束。为了保证工程的实际效果，供水管网在城市化进程不断加快，人们生活水平显著提高的背景下。的管径必须要符合规格要求。对于管网中每个管段的管径都应城市管网的优化设计逐渐成了城市管网建设的必然选择。在今该从标准管径中来选择，在选择管径的过程中要考虑到管段在后工作中应该要加强基于可靠度分析的城市管网优化设计，要管网中的位置，经济流速以及输送最大流量等指标。加大资料搜集力度，慎重选择算法和程序，不断提升城市管网的管网水力平衡约束。这主要指的是供水管网在实际供水过程运行水平。中水头损失、流量以及压力必须要能够满足供水管网水力模型，也就是要满足管段能量、压降方程以及节点流量连续性方程。参考文献（3）算法和程序。模型算法多种多样，当前应用广泛的算法是[1]张新波，赵新华，岳琳，李红霞.基于三叉树的城市雨水管网优化设计遗传算法、混合跳蛙算法以及人工神经网络等方法。遗传算法主[J].天津大学学报，2007（9）.要是通过模拟自然选择和遗传中发生的复制交叉和变异现象来[2]朱家松，龚健，雅郑皓.遗传算法在管网优化设计中的应用[J].武汉大学学报（信息科学版），2003（3）.选择出最适应环境的个体，从而能够使得问题能够得到最有效[3]张培培，周伟国，潘新新.城市天然气管网遗传算法优化设计[J].天然气的解决。遗传算法是有固定程序的，在计算过程中必须要按照既工业，2006（10）.定步骤来进行计算。编码、初始群体生成、适应度评价检测、选择、交叉、变异以及终止条件判断是遗传算法的完整步骤。应用收稿日期：2014-4-23遗传算法就必须要加强对这些步骤的研究。混合跳蛙算法主要作者简介：朱晓娜（1983-），女，工程师，本科，主要从事给排水工是要模拟生物系统群体生活习性的一种专业地群体智能优化算程工作。法。在这种算法中每一个个体都是有智慧的，个人之见相互作用就会形成强大的群体智慧也就容易来求解复杂问题。这是我们在实际工作中经常能够用到的一种方式和算法。这种方法具有优良的全局搜索能力以及高效的计算性能，加强对这种方法的研究具有重要意义。人工神经网络则是一种类似于大脑神经的突触连接的结构进行信息处理的数学模型。在神经网络模型中·229·'