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.     

应用Kalman滤波算法计算供水管网漏失量

目前,国际上对供水管网漏失量化理论研究较少,而常用的计算漏失量的方法也均存在一定不足.为此,基于信息控制领域常用的Kalman滤波分析算法,构建管网系统漏失模型的状态方程与观测方程,并递推计算出管网的漏失量.进一步在实验室进行漏失模拟实验,利用Kalman滤波算法建立漏失模型并分析实验数据,结果表明,应用基于Kalman滤波算法的漏失模型计算供水管网漏失量是可行且可靠的,可为供水行业制定有针对性的供水管理及技术措施、降低漏失量、提高管网控漏水平提供依据.     

基于瞬变反问题分析的给水管网漏失数值模拟

给水管网漏失问题亟待解决,而漏失的定点及定量是管网漏失控制研究的重要环节.为确定给水管网漏失点和漏失量,提出了基于水力瞬变分析的漏失数值模拟理论框架,指出该问题实质就是求解系统辩识反问题进行参数识别.首先设定漏失系数为系统待识别参数,并给出激励、响应以及二者间的传递模式.然后建立了反问题分析模型,应用特征线法计算雅可比矩阵,运用Newton-Raphson算法最小化压力测量值与计算值之间的偏差求解模型.最后通过算例管网阐明了数值模拟的具体步骤.     

应用改进ICA-R算法的供水管网漏失量估计

漏失量作为城市供水管网漏损量的主要组成成分,可作为管网漏损控制的重要参考指标.现有漏失量计算方法存在准确度不高,计算过程复杂等问题,而盲源分离法具有数据需求量少,分析结果准确特点.针对盲源分离中约束独立成分分析(CICA)算法在漏失量估计中存在误收敛,限制盲源分离法进一步应用的问题,提出利用改进的带参考信号的独立成分分析(改进ICA-R)算法进行供水管网漏失量估计思路.对目标函数选取、信号处理过程进行分析说明,同时设计算例管网模型并搭建漏失实验平台验证算法分离效果,并与快速独立成分分析(FastICA)算法处理效果进行对比.采用皮尔逊相关系数评价漏失量分离效果,利用平均相对误差评价改进ICA-R分离精度.结果证明,使用改进ICA-R算法分离漏失量所得相关系数维持在90%附近,平均相对误差维持在15%以内,优于FastICA算法,该方法避免加装大量计量仪表,降低了漏失量计算成本,可为漏失量计算提供参考,便于各水司有针对性地采取漏损控制措施.     

区域供水管网盲源分离漏失量研究

目前,国际上对漏失量化理论研究较少,建立的管网漏失模型多为估算反推微观模型,未能求出供水管网整体精确的物理漏失水量,无法对供水管网漏失现状进行评价,为此,基于供水管网漏失专用实验平台进行不同用户、不同漏点、不同特性管网的漏失模拟,并将盲源分离理论应用到供水管网漏失分离中,对实验管网获取的在线监控数据用快速独立分量分析算法(Fast ICA)进行处理,成功分离出漏失量.为供水行业制定有针对性的供水管理及技术措施,降低漏失量、提高管网控漏水平提供依据.     

考虑漏失和用户用水的供水管网PDD模型构建及应用

管网的微观水力模型通常将所有水量依据管段的长度分配到各个节点.通过研究这种供水管网传统水力模型,针对该模型忽略节点流量类别直接将总漏失量平均分配到管网中的问题,将传统水力模型中的节点流量分为用户用水量和漏失水量,并运用改进的一致漏损模型将管段的漏失量按管段长度分配,构建漏失水量与压力之间的关系式,建立压力驱动节点的水力模型(PDD).模型形成后,根据实际测压点数据对模型进行校核,以达到模型校核标准.将该模型应用于Y市实际管网,根据Y市实际管网数据得到的平均漏失率,建立计算供水量与实际供水量的适应度函数,计算供水管网模型中的漏失系数,最终实现基于压力驱动节点流量的供水管网漏失模拟.结果表明,校核后的PDD模型与实际供水管网运行压力情况吻合良好,可以进行管网漏失控制研究及评估.     

用EPANET确定供水管网的最不利配水点

最不利配水点即供水管网用水压力最难满足的点。要进行供水管网水力计算并满足供水要求,首先要确定给水系统中最不利配水点的位置及相应的计算管路,最不利配水点的确定是给水管网系统设计的重要步骤,推求泵站扬程前首先应确定最不利配水点。在进行水力分析前无法确定最不利配水点的位置,从最不利配水点在给水管网中的重要性出发,选取一个有清水池和一个水塔的给水管网系统案例,总结了应用EPANET软件确定给水管网中最不利配水点的方法。     

谱聚类在给水管网分区优化中的应用

利用图划分技术和图论算法实现给水管网分区。根据给水管网分析,确定分区数量,建立权重邻接矩阵并计算图拉普拉斯矩阵及其特征向量,通过多路图划分对隐藏在特征向量中的聚类信息进行数据挖掘,采用遗传算法和K均值方法实现最佳节点聚类。利用PageRank和最短路径算法确定水表和阀门位置,最终实现给水管网优化分区。实际给水管网模型分区实例表明所提方法在给水管网分区的有效性。     

结合夜间最小流量法的减压阀经济效益模型

为了对城市管道漏失进行有效控制,根据压力驱动漏失水力模型结合夜间最小流量法,确定管网节点的漏失系数,建立考虑压力引起漏失量的改良水力模型——减压阀经济效益模型.该模型使用遗传算法进行求解,以管道漏失量最小化为目标函数,以减压阀最大安装数量、节点压力流量方程、最大允许漏失率为约束条件,求出减压阀安装数量及安装位置,再从所有可行解里面选择一组花费最小的解作为最优解.并以HJ分区为例详细讨论减压阀经济效益模型的求解过程,对实际的管道漏失控制具有指导意义.     

结合图论的供水管网PMA分区方法

供水管网压力分区(PMA)以压力调控为主,兼顾区域计量,可有效地控制城市管网漏失,为此,提出结合图论的PMA分区方法,首先运用自适应AP聚类算法结合经济性计算对供水管网进行初步分区,确定分区数目;然后运用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法计算各个聚类中心点到水源的最短路径,确定各个分区的供水管段;建立分区边界优化模型,运用模拟退火算法求解该模型;最后结合人工经验对部分分区进行适当合并,形成最终方案并运用于Y市供水管网实例,取得良好结果.该种分区方法是以计算机算法为主体并结合人工经验,很大程度降低分区的工作量,并且比传统的人工试错分区具有更大的搜索空间,可用于指导实际供水管网的PMA分区.     

复杂环形输气管网内的瞬变流

本文依据复杂管道内气体不稳定流动(瞬变流)的概括性方程,结合生产实际条件,首先提出单环管网和双环并联管网的数学模型,应用拉普拉斯变换方法,经过一系列的数学演算过程,最后得出描述环形输气管网内气体瞬变流的规律之数学表达式,为了得到实际上的应用,再将这些数学表达式进行一系列运算,转变成易于用计算机进行计算的公式;然后编制出计算程序;最后给出实例,打印出计算结果;并绘制了管网内压力随时间和管长的变化曲线。     

基于遗传算法优化的神经网络在长输管道泄漏检测系统中的应用

针对由于输油管道泄漏在生产生活中造成的诸多损失与危害,以吉林油田的一段长输管道为研究对象,利用小波包变换提取管道泄漏压力信号的特征向量,将得到的特征向量作为神经网络的输入,根据输出对管道的运行状态进行识别,再应用负压波定位法对泄露点进行定位。在此基础上,提出了一种基于遗传算法优化的RBF神经网络输油管道检测的方法。该方法把遗传算法应用于神经网络的参数确定中。实验结果表明,优化的RBF神经网络模型的误差为1%左右,提高了泄漏检测的精度与效率。     

基于BP神经网络的城市燃气管网泄漏定位

运用BP神经网络的模式识别功能,对城市燃气管网泄漏进行定位,并应用MATLAB语言编写了泄漏定位的计算机程序。以某城市燃气管网泄漏为例,采用水力计算软件模拟泄漏工况,将泄漏数据代入程序进行泄漏定位,结果验证了BP神经网络应用于城市燃气管网泄漏定位的可行性。     

埋地输气管道腐蚀故障树模糊分析

腐蚀是引起埋地输气管道泄漏和破裂的主要因素.对引起埋地输气管道腐蚀失效的各个因素进行系统分析,建立以埋地输气管道腐蚀失效为顶事件的埋地输气管道腐蚀失效故障树,结合管道腐蚀破坏机理和故障树模糊分析原理,分析导致管道腐蚀产生的因素,得到模糊故障树的各阶最小割集和引起埋地输气管道发生腐蚀失效的主要因素.通过算例分析表明该方法具有较大的灵活性和适应性,更加符合工程实际,是对传统故障树分析方法的进一步完善.     

燃气管道泄漏原因及探漏方法的探讨

针对多年来困扰燃气行业泄漏点查找及难精确定位的问题,通过对燃气管道泄漏的原因和特点的分析,对探测仪器的使用提出了相应要求,并对多种探测方法进行了比较.     

第二代小波降噪在燃气管道泄漏检测中的应用

针对燃气管道泄漏检测信号面临的噪声干扰问题,本文运用第二代小波变换原理并结合插值细分方法,构造预测算子和更新算子,通过对燃气管道介质音波信号预处理,提取到音波低频特征较明显的有用信号,实现了对背景噪声有效的降噪处理,提高了音波的信噪比,为后续泄漏识别奠定了基础.     

TGNET软件在辽河油田双6储气库中的应用

TGNET软件是一款历史悠久的输气管道模拟软件,可以模拟单管输送简单模型,也可以模拟多气 源、多循环管网、多压缩机、多阀门等在内的复杂技术系统,已经在全世界得到了广泛运用。为了使TGNET软件在 天然气输气管道运营中更好地发挥指导作用,利用TGNET软件对双6储气库实际生产情况进行了模拟。模拟过程 包括:建立集输管网模型;确定模拟时选用的气体模型、气体状态方程及摩阻系数公式,并输入气源、采气管线、集注 站基本参数;启动模拟并输出结果。根据模拟结果,对双6储气库模拟压力和实测压力进行了对比。对比结果表明, TGNET软件的模拟结果与实际生产压力的相对误差小于4.3%,TGNET软件适用于辽河油田双6储气库的实际生 产情况。     

输气管末段长度和管径的计算

输气管末段贮气是用来解决天然气用户昼夜用气不均衡性的方法之一。由于末段终点用户用气昼夜波动,末段内气体处于不稳定流动,本文采用气体不稳定流动的方程计算末段的长度和管径,不稳定工况计算方法的结果和稳定工况计算方法的比较结果表明:按稳定工况计算方法确定的输气管末段长度有时并不能满足为消除昼夜用气不均衡所需的贮气能力。     

埋地输油管道的热力计算

在埋地热油管道中，当其输送工况变化后，管内油品及土壤中的热力平衡会遭到破坏，油温及土壤温度将重新分布。因而，研究这一非稳定热力过程就必须对非稳定温度场进行分析。通过运用数学分析法（保角变换、拉普拉斯变换等）对管道内介质和周围半无穷大土壤的不稳定传热问题进行了分析，得出土壤温度场的计算公式。同时研究了埋地热油管道的停输理论计算问题。     

输气管道系统调整技术研究

对现役输气管道系统进行了调整改造方案的研究,通过分析比较目前工程实际常用的输气管道计算公式,考虑到输气管道的实际运行状况,提出了适用于现役输气管道的计算公式.根据输气管道的数学模型,对输气管道进行了水力计算,提出了判断输气管道系统是否需要调整改造的方法.当需要调整时,提出了三种调整改造方案,一是在原来的管网中增设压缩机站;二是更换原有的部分输气管段;三是铺设副管.将此方法应用于川西南地区的一条输气管道,结果令人满意.