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西安市供水系统优化调度研究

作　者: 张海宾
导　师: 党志良
学　校: 西安理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 供水系统支持向量机宏观模型优化调度模型
分类号: TU991
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 36次
引　用: 1次
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内容摘要

城市供水系统是城市发展的命脉,是与人们生活密切相关的基础设施。目前,我国城市供水系统运行管理水平较低,使得供水系统运行成本偏高。研究如何对供水系统进行合理调度和管理,以期达到降低运行费用和保证供水安全的目的,对提高供水系统的经济效益和社会效益意义重大。本文以西安市供水系统为研究对象,探讨供水系统优化调度的模型与方法,为供水系统的科学管理提供技术支持。用水量预测是供水系统优化调度的基础。本文在分析了影响西安市供水系统用水量影响因素的基础上,通过对比评价各种用水量预测方法的特点及使用条件,引入了采用结构风险最小化准则的最小二乘支持向量机算法,提高了时用水量的预测精度。给水管网工况模型直接反映了管网运行的仿真效果。由于微观模型要求拓扑结构关系清楚,所需输入数据多,计算耗时长的局限,建立和选择了供水系统的回归支持向量机模型。在西安市的诸多测压点中,选取能够反映整个供水系统运行状况的10个测压点进行了模拟计算,并与实测值进行对比计算。计算结果表明,采用回归支持向量机模型计算出的压力模拟值精度较高,且符合供水系统运行状况。以供水费用最小为目标函数,以供水压力,系统的技术状况和设备能力等为约束条件,建立了西安市供水系统直接优化调度模型。根据西安市供水系统多年运行经验对时段进行了合理的划分,采用粒子群优化算法对西安市供水系统直接优化调度模型进行了求解。运行实践表明,采用直接优化调度模型求解出的运行费用比经验运行费用节约了10.60%。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 问题的提出  8-10
  1.2 国内外供水系统优化调度的进展  10-12
    1.2.1 国外供水系统优化调度的进展  10-11
    1.2.2 国内供水系统优化调度的进展  11-12
  1.3 课题研究内容及技术路线  12-14
    1.3.1 课题的研究意义及目的  12-13
    1.3.2 课题的研究内容及技术路线  13-14
2 基于SVM用水量预测模型应用  14-44
  2.1 西安市供水系统分析  14-15
  2.2 用水量预测综述  15-19
    2.2.1 用水量的影响因素分析  15-16
    2.2.2 短期用水量预测模型  16-19
  2.3 统计学习理论和支持向量机  19-27
    2.3.1 统计学习理论  20-22
    2.3.2 支持向量机  22-24
    2.3.3 用于函数拟合的支持向量机  24-27
  2.4 基于LSSVM时用水量预测模型及实例  27-44
    2.4.1 时用水负荷特征  27-28
    2.4.2 用于函数估计的最小二乘支持向量机  28-30
    2.4.3 基于LSSVM时用水量预测模型的建立  30-31
    2.4.4 基于LSSVM时用水量预测模型的验证  31-44
3 给水管网工况模型  44-58
  3.1 微观模型  44-45
  3.2 宏观模型  45-47
    3.2.1 管网宏观模型  45-46
    3.2.2 时段宏观模型  46
    3.2.3 非比例负荷宏观模型  46-47
    3.2.4 宏观仿真模型  47
  3.3 基于回归支持向量机压力宏观模型  47-58
    3.3.1 给水管网压力特征  47-48
    3.3.2 基于回归支持向量机压力宏观模型建立  48-49
    3.3.3 基于回归支持向量机压力宏观模型验证  49-58
4 基于粒子群优化算法的直接优化调度模型  58-73
  4.1 概述  58-59
    4.1.1 优化调度的目标  58
    4.1.2 优化调度的建模步骤  58-59
  4.2 优化调度模型的分类  59-64
    4.2.1 直接优化调度模型  59-62
    4.2.2 两级优化调度模型  62-64
  4.3 粒子群优化算法  64-68
    4.3.1 粒子群算法基本原理  64-66
    4.3.2 PSO算法求解最优化问题的算法流程  66
    4.3.3 适应度函数的确定  66
    4.3.4 参数分析与设置  66-68
    4.3.5 粒子群优化算法的特点  68
  4.4 基于粒子群优化算法的直接优化调度模型的应用  68-73
    4.4.1 西安市供水系统现状  68-69
    4.4.2 优化调度系统的时段划分  69-70
    4.4.3 直接优化调度模型的建立  70-71
    4.4.4 直接优化调度模型的求解  71-73
5 结论与展望  73-74
  5.1 结论  73
  5.2 展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-80
附录  80

西安市供水系统优化调度研究

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