城市供水系統(tǒng)智能優(yōu)化與控制

第1章 概述    001
1.1 城市供水系統(tǒng)    002
1.2 城市供水管網(wǎng)的優(yōu)化    003
1.2.1 傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法    004
1.2.2 智能優(yōu)化設(shè)計方法    005
1.3 城市供水系統(tǒng)的控制    008
1.3.1 傳統(tǒng)控制方法    009
1.3.2 現(xiàn)代控制方法    010
1.4 城市供水系統(tǒng)優(yōu)化與調(diào)度    012
1.5 本書組織結(jié)構(gòu)    013
參考文獻(xiàn)    014
第2章 城市供水管網(wǎng)分析與建模    017
2.1 城市供水管網(wǎng)圖論基礎(chǔ)    018
2.2 供水管網(wǎng)圖形的簡化    019
2.3 供水管網(wǎng)水力特性分析    021
2.4 供水管網(wǎng)水力計算方法    023
2.5 供水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)    025
2.5.1 經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)    026
2.5.2 可靠性目標(biāo)函數(shù)    027
參考文獻(xiàn)    030
第3章 城市分布式供水系統(tǒng)模型    033
3.1 概述    034
3.2 常用設(shè)備與設(shè)備控制    036
3.3 水箱系統(tǒng)模型    041
3.3.1 水箱系統(tǒng)概述    042
3.3.2 系統(tǒng)建模與參數(shù)辨識    045
3.3.3 控制器設(shè)計    046
3.4 反饋通路網(wǎng)絡(luò)化的影響與理論    049
3.4.1 無線網(wǎng)絡(luò)化控制方法    049
3.4.2 混雜系統(tǒng)理論    051
3.4.3 事件觸發(fā)控制方法    054
3.4.4 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)與協(xié)議選取    055
本章附錄：水箱系統(tǒng)建模過程    061
參考文獻(xiàn)    068
第4章 樹狀城市管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計    071
4.1 樹狀管網(wǎng)模型    072
4.1.1 模型介紹及特點(diǎn)    072
4.1.2 優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計與分析    072
4.1.3 優(yōu)化方法    072
4.2 粒子群優(yōu)化算法    074
4.2.1 算法介紹    074
4.2.2 優(yōu)化設(shè)計分析    075
4.2.3 改進(jìn)1：提高后期種群多樣性    081
4.2.4 改進(jìn)2：提高搜索效率    084
4.2.5 改進(jìn)3：解決初期無目的性問題    087
4.2.6 改進(jìn)4：全局與局部搜索的平衡    091
4.3 優(yōu)化結(jié)果分析    093
4.3.1 樹狀管網(wǎng)優(yōu)化案例1    093
4.3.2 樹狀管網(wǎng)優(yōu)化案例2    095
參考文獻(xiàn)    097
第5章 環(huán)狀城市管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計    101
5.1 雙環(huán)狀管網(wǎng)模型    102
5.1.1 模型介紹及特點(diǎn)    102
5.1.2 約束條件設(shè)計與分析    102
5.1.3 優(yōu)化方法    104
5.2 蟻群算法    104
5.2.1 算法介紹    104
5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)蟻群算法    106
5.2.3 改進(jìn)1：提高信息素更新效率    108
5.2.4 改進(jìn)2：一種高效的搜索機(jī)制    109
5.2.5 改進(jìn)3：信息素更新過程的優(yōu)化    110
5.2.6 綜合改進(jìn)算法的流程    111
5.2.7 改進(jìn)算法的性能測試    112
5.3 優(yōu)化結(jié)果分析    114
5.4 多環(huán)狀管網(wǎng)模型    117
5.4.1 漢諾塔模型介紹及特點(diǎn)    117
5.4.2 可靠性分析    119
5.4.3 基于經(jīng)濟(jì)性與可靠性的供水管網(wǎng)模型    122
5.4.4 約束條件設(shè)計與分析    123
5.4.5 優(yōu)化方法    124
5.5 遺傳算法    124
5.5.1 算法簡介    124
5.5.2 NSGA2 算法    125
5.5.3 兩種改進(jìn)型NSGA2 算法    129
5.5.4 函數(shù)測試及評價指標(biāo)    132
5.5.5 改進(jìn)型NSGA2 性能測試    133
5.6 優(yōu)化結(jié)果分析    136
參考文獻(xiàn)    137
第6章 典型城市管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計    141
6.1 典型城市管網(wǎng)    142
6.1.1 城市管網(wǎng)概述    142
6.1.2 紐約城市管網(wǎng)    142
6.1.3 約束條件設(shè)計與分析    145
6.1.4 優(yōu)化方法    147
6.2 強(qiáng)度Pareto 進(jìn)化算法    147
6.2.1 強(qiáng)度Pareto 進(jìn)化算法簡介    147
6.2.2 基于參考向量的強(qiáng)度Pareto 進(jìn)化算法    152
6.2.3 函數(shù)測試及評價指標(biāo)    155
6.2.4 改進(jìn)型SPEA2 性能測試    157
6.3 優(yōu)化結(jié)果分析    171
6.3.1 模型優(yōu)化結(jié)果    171
6.3.2 工程實例    172
參考文獻(xiàn)    174
第7章 城市供水管網(wǎng)健康監(jiān)測與智能預(yù)警    177
7.1 供水管網(wǎng)健康監(jiān)測需求分析    178
7.2 我國供水管網(wǎng)運(yùn)行與管理現(xiàn)狀    178
7.3 供水管網(wǎng)漏損檢測技術(shù)    180
7.4 供水管網(wǎng)漏損智能預(yù)警與控制    181
7.5 管網(wǎng)健康監(jiān)測技術(shù)發(fā)展趨勢    182
參考文獻(xiàn)    182
第8章 城市供水管網(wǎng)智能管理系統(tǒng)    185
8.1 智能管理系統(tǒng)概述    186
8.2 供水信息管理系統(tǒng)的需求分析與設(shè)計    187
8.2.1 系統(tǒng)需求分析    187
8.2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計    188
8.2.3 語言方法及工具    190
8.3 管網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件基本功能的實現(xiàn)    191
8.3.1 登錄及用戶信息管理    191
8.3.2 管線信息管理    192
8.3.3 實時監(jiān)控信息管理    193
8.3.4 爆管信息查詢及分析    195
8.3.5 預(yù)警信息查詢    196
8.3.6 后臺管理    198
8.4 地理信息模塊的設(shè)計    198
8.4.1 GIS 模塊的研究    198
8.4.2 ArcGIS 軟件介紹    198
8.4.3 ArcEngine 與Visual Studio 的聯(lián)合開發(fā)    200
8.4.4 GIS 模塊的設(shè)計與實現(xiàn)    201
8.4.5 國產(chǎn)GIS 系統(tǒng)的發(fā)展    210
8.5 智能決策模塊的設(shè)計    211
8.5.1 智能決策模塊    211
8.5.2 關(guān)鍵技術(shù)    211
8.5.3 MATLAB 與VS 混合編程    213
8.5.4 界面設(shè)計    214
8.5.5 操作方法及結(jié)果顯示    215
8.5.6 預(yù)留界面與用戶自定義    216
參考文獻(xiàn)    218
第9章 分布式供水系統(tǒng)智能控制    221
9.1 智能分布式供水系統(tǒng)概述    222
9.2 控制方法    224
9.2.1 周期性時間觸發(fā)控制方法（TTC）    224
9.2.2 周期性集中式事件觸發(fā)控制方法（PETC）    225
9.2.3 周期性分布式異步更新事件觸發(fā)控制方法（ADPETC）    226
9.2.4 周期性分布式同步更新事件觸發(fā)控制方法（SDPETC）    235
9.3 傳輸協(xié)議設(shè)計    239
9.3.1 簡單TDMA 傳輸協(xié)議    240
9.3.2 C-TDMA 傳輸協(xié)議    241
9.3.3 SDC-TDMA 傳輸協(xié)議    243
9.3.4 ADC-TDMA 傳輸協(xié)議    244
9.4 運(yùn)行結(jié)果與分析    245
9.4.1 參數(shù)選取    245
9.4.2 評價指標(biāo)    247
9.4.3 運(yùn)行結(jié)果與分析    248
9.5 結(jié)論    254
本章附錄：證明    254
參考文獻(xiàn)    260
第10章 遠(yuǎn)程分布式供水系統(tǒng)智能控制    263
10.1 動態(tài)事件觸發(fā)控制方法    264
10.1.1 系統(tǒng)概述    264
10.1.2 穩(wěn)定性分析    270
10.1.3 實驗結(jié)果和分析    272
10.1.4 結(jié)論    274
10.2 異步采樣事件觸發(fā)控制方法    275
10.2.1 系統(tǒng)概述    275
10.2.2 穩(wěn)定性分析    279
10.2.3 實驗結(jié)果和分析    282
10.2.4 結(jié)論    282
10.3 基于LoRa 的遠(yuǎn)程分布式供水系統(tǒng)    283
10.3.1 系統(tǒng)概述    283
10.3.2 系統(tǒng)描述    285
10.3.3 Ctrl-MAC 通信協(xié)議    288
10.3.4 Ctrl-MAC 與LoRaWAN 對比    294
10.3.5 Ctrl-MAC 在遠(yuǎn)程分布式供水系統(tǒng)中的應(yīng)用    297
10.3.6 運(yùn)行結(jié)果和分析    301
10.4 結(jié)論    309
本章附錄：證明    309
參考文獻(xiàn)    312
第11章 城市供水系統(tǒng)優(yōu)化與調(diào)度    315
11.1 供水系統(tǒng)調(diào)度的作用與挑戰(zhàn)    316
11.2 供水系統(tǒng)調(diào)度的內(nèi)容與發(fā)展現(xiàn)狀    317
11.3 供水系統(tǒng)調(diào)度的發(fā)展趨勢    320
參考文獻(xiàn)    321
中英文對照表    323qqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq