专利名称：给水管网管径、管材联合优化方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市给水系统的管网设计技术领域，更为具体地，涉及一种用于给水 管网管径、材质和承压等级联合优化选择的方法。
背景技术：
给水系统是重要的城市基础设施之一。随着社会经济的快速发展，城镇化速度加 快、人民生活水平提高，对市政给水系统的输水能力和输水可靠性也提出了更高的要求。新建的住宅区和工业区需要配套建设经济可靠的给水管网；在大中城市，由于管 道老化和运行管理不善，现有的管网系统漏损严重、爆管事故和饮用水污染事件的风险加 大，需要更新管道和设备，提升运行管理水平；在县镇地区，原先的小范围孤立供水系统已 不能满足水量和可靠性要求，需要新建水厂、增铺管道，实现多水源分区联片供水。因此，如 何合理地选择给水管网的管材和管径以节省投资，是技术经济领域的重要研究课题。管径和管材优化选择的核心问题是在满足设计要求的前提下尽可能节约投资。设 计要求通常有以下几类(1)路线要求，即在优化管径和管材之前，各管线的走向已经预先确定，一般位于 城区的主要道路两侧；(2)压力要求，即管网中各用水点的压力必须位于给排水设计规范中规定的压力 区间，压力不足会造成高楼层用户用水困难，压力过大则浪费了能源，且增大了管网的漏损 率；(3)流速要求，即管网中各管道的流速必须大于最低允许流速，若流速过低则水的 更新过慢，增加了水质恶化的风险；(4)其他要求，例如，供水的主管道选用强度好的球墨铸铁管；重要供水区域采用 厚管壁的塑料管，而普通供水区域采用普通塑料管等。Bentley系统公司给水系统模拟软件Water GEMS V8i中的DarwinDesigner (达 尔文设计器)模块可以用于供水管网的管径优化，该模块采用的设计变量仅为各管道的管 径，不能处理管径管材的联合优化问题。该模块的程序流程图请参见图8，具体步骤包括 (1)确定可以选择的管径，将管径编码成计算机可以处理的格式；( 使用遗传算法对编码 后的管径进行调整，使用水力计算程序，对照设计要求，对管径选择结果进行评价；(3)反 复进行上述第2步，最终输出管径优选结果。但是采用这种技术优化管径，存在以下缺陷(1)只能优化管径，不能进行管径和管材的联合优化；(2)只能统一设置压力要求值，即管网中各用水点的压力必须位于同一个给定的 压力区间，不能对每个用水点的压力区间进行单独调整。由于这些缺陷，现有的管径优化技术很难真正应用到工程实践中，并且传统的编 码方法使得管道只能从一组不同的管径中选择，也大大限制了工程设计人员在实际工程应 用中的实用性和灵活性。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种可以从一组不同的管径、不同的管道材 料、不同的管道承压等级中选取，适用于管径和管材的联合优化方法和系统。根据本发明的一个方面，提供了一种给水管网管径、管材联合优化方法，包括SllO 采用动态链接库封装给水管网管径、管材联合优化的核心函数，所述核心函 数的数据结构包括可选管材表、节点约束表和管道选择表三个组成部分；S120:根据给水管网布设基础数学抽象出包括各管道的管径、材质和承压等级信 息的抽象数据结构，所述布设基础包括给水管网的管道布置图、水源的位置和压力、用水点 的设计用水量以及每个用水点的允许压力区间；S130:采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化，得到所述给水管网布设所需 要的管径、管材优化数据；S140:根据所述给水管网布设所需要的管径、管材优化数据进行给水管网管径、管 材的选择和施工。根据本发明的另一方面，提供了一种给水管网管径、管材联合优化系统，包括核心函数封装单元，用于采用动态链接库封装给水管网管径、管材联合优化的核 心函数，所述核心函数的数据结构包括可选管材表、节点约束表和管道选择表三个组成部 分；数据结构抽象单元，用于根据给水管网布设基础数学抽象出包括各管道的管径、 材质和承压等级信息的抽象数据结构，所述布设基础包括给水管网的管道布置图、水源的 位置和压力、用水点的设计用水量以及每个用水点的允许压力区间；遗传算法优化单元，用于采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化，得到所述 给水管网布设所需要的管径、管材优化数据；优化数据应用单元，用于根据所述给水管网布设所需要的管径、管材优化数据进 行给水管网管径、管材的选择和施工。本发明所提供的给水管网管径、管材联合优化方法和系统，采用全新的编码方式 和用于储存设计方案的数据结构，解决了现有的优化方法中不符合工程实际、灵活性差和 计算速度慢的问题，实现了处理给水管网管径、材质和承压等级的联合优选问题，符合工程 实际，方便给水管网工程的设计人员在管径管材优化中使用。为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在 权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。 然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明 旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面 理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中图1为根据本发明实施例的给水管网管径、管材联合优化方法的流程图；图2为根据本发明实施例的确定给水管网的布设基础的流程示意图3为本发明实施例中根据给水管网布设基础进行数学抽象的流程示意图；图4为本发明实施例中采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化的具体流程 示意图；图5为本发明实施例中重要数据结构的组织关系图；图6为本发明实施例中的遗传算法和目标函数执行流程图；图7为本发明实施例中给水管网管径、管材联合优化系统的逻辑结构示意图；图8为现有的给水管网管径优化流程示意图。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。为了屏蔽不同开发工具的差异，并便于设计人员应用，本发明在具体的开发过 程中将给水管网管材、管径优化的核心函数封装成动态链接库，并且基于Visual Studio 平台，进一步将动态链接库中的核心函数封装成标准的C++语言接口，使其成为能够在 windows操作系统上独立运行的.exe文件，从而进行给水管网管径管材的联合优化。图1为根据本发明实施例的给水管网管径、管材联合优化方法的流程图。如图1所示，本发明所提供的给水管网管径、管材联合优化方法包括如下四个步 骤SllO 采用动态链接库封装给水管网管径、管材联合优化的核心函数，其中的核心 函数的数据结构包括可选管材表、节点约束表和管道选择表三个组成部分。由于现有的代表设计方案的数据结构仅有管道选择表，没有可选管材表和节点约 束表；并且管道选择表中仅储存了每个管线采用的管径大小，没有管材和承压等级的信息， 不能进行管径、材质和承压等级的联合优选优化。而本发明所采用的数据结构通过内置的 可选管材表，得到管径、材质和承压等级的信息，进行管径、材质和承压等级的联合优化。相比较于现有管径优化方法所使用的遗传算法，本发明这种核心函数修改了影响 整体优化方案的数据结构，对所使用的遗传算法进行了重新定义，使得遗传算法可以同时 用于管径、管材和管线承压等级的联合优化计算。在本发明的一个优选实施方式中，包括可选管材表、节点约束表和管道选择表三 个组成部分的数据结构的具体内容如下可选管材表用于储存管材厂商提供的可选管材信息，包括各种管材的内径、管道 材质、边壁粗糙度、单位长度造价和管道承压等级；节点约束表用于贮存节点的设计水压信息，表中的数据表示了每个节点的允许压 力区间；管道选择表用于贮存当前正在运算的设计方案，表中的每个元数据为每条管线所 选取管材的名称字符串。仅仅从数据结构的内容就可以看出，本发明更加充分地考虑到了给水管网施工所 需要考虑的具体施工环境参数和各种可用管材的参数信息，更贴近工程实际。在确定了核心函数并进行科学地封装之后，就需要确定遗传算法所需要的抽象数 据结构，在步骤S120中，根据给水管网布设基础数学抽象出包括各管道的管径、材质和承
6压等级信息的抽象数据结构，所述布设基础包括给水管网的管道布置图、水源的位置和压 力、用水点的设计用水量以及每个用水点的允许压力区间。然后，在步骤S130中，采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化，得到所述给 水管网布设所需要的管径、管材优化数据。本发明所采用的遗传算法采用优胜劣汰原理，包括初始化、选择、重组、变异和终 止5个步骤。该算法使用计算机模拟生物界自然选择的原理，使得目标函数值较优的个体 在进化中得到保留和繁殖，利用重组和变异不断改进得到的优化解，经过一定代数的进化 后，得到符合要求的优化解。由于该算法的健壮性好，且可同时进行离散变量和连续变量的 优化，被广泛用于工程领域的优化问题。最后，在步骤S140中，根据上述给水管网布设所需要的管径、管材优化数据进行 给水管网管径、管材的选择和施工。在采用动态链接库封装给水管网管径、管材联合优化的核心函数之前，需要确定 给水管网的布设基础，即确定给水管网的管道布置图、水源的位置和压力、用水点的设计用 水量和每个用水点所允许的压力区间等参数信息。图2为本发明实施例中确定给水管网的布设基础的流程示意图，如图2所示，要确 定给水管网的布设基础并将其应用至遗传算法的优化计算，首先需要根据所述给水管网的 物理拓扑结构创建EPANET2格式的管网模型，其中，管网模型中包括所述给水管网的管道 布置图、水源的位置和压力以及用水点的设计用水量(步骤S210)；然后根据该EPANET2格 式的管网模型所提供的给水管网信息确定每个用水点的允许压力区间(步骤S220)。例如，将我国北方某县镇供水管网导入EPANET2后，继续输入管网的物理信息数 据，包括管道布置，水源信息和设计用水量。管道布置信息包括每条管线所连接的两个节点 名称、每条管线的长度、每个节点所在的海拔高程、每条管线的埋深，水源信息包括水厂的 位置、水厂加压泵可提供的扬程，设计用水量信息包括每个用水节点的设计最大时用水量。在步骤S120根据给水管网布设基础进行数学抽象的过程中，根据可选管材表中 的可选管材信息构造元数据为代表所选管材的字符串的数据结构。图3为本发明实施例中 根据给水管网布设基础进行数学抽象的流程示意图，如图3所示，根据给水管网布设基础 构造抽象数据结构的具体实施流程包括S310:根据管材厂商提供的信息，输入各种管材的内径、管道材质、边壁粗糙度、单 位长度造价、管道承压等级；S320 将输入的各种管材的内径、管道材质、边壁粗糙度、单位长度造价、管道承压 等级信息储存到磁盘文件中，以备将来再次读取时使用；S330:根据输入的各种管材的内径、管道材质、边壁粗糙度、单位长度造价、管道承 压等级信息，构造设计方案的数据结构，该数据结构中的元数据为代表所选管材的字符串。例如，输入我国北方某县镇供水工程的备选管材信息。共有两个厂商的管材备选， 每个厂商管材又具有1. OMPa和0. 8MPa两种承压等级和90mm至IOOOmm 13种管径大小，共 52种管材可供选择。根据厂商提供的信息，输入每种管材的内径、管道材质、边壁粗糙度、单 位长度造价和管道承压等级数据。可将这些数据贮存为磁盘文件，方便以后调用和添加数 据。输入各个节点的允许压力，一般下限为市政工程要求的服务水头20米，上限为安全压 力水头50米；有特殊要求的用水点可以另行手工逐个输入允许水头。构造设计方案的数据结构，其中可选管材表记录了上述管材信息，节点约束表记录了上述用水点允许压力范围， 管道选择表记录了当前的设计方案，其中的每个元数据代表一个管段所选管材的字符串。图4为本发明实施例中采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化的具体过程， 基础的遗传算法包括初始化、选择、重组、变异和终止五个步骤，根据这五个基本步骤，在本 发明的一个具体实施方式
中，采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化的具体过程如 下S410:配置遗传算法的各项参数并进行初始化，其中的参数包括给水管网的管道 布置图、水源的位置和压力、用水点的设计用水量、每个用水点的允许压力区间以及给水管 网设计方案的数据结构构造方法；S420:根据上述初始化的各项参数确定预设数量的给水管网管径、管材和承压等 级的选择方案；S430:将所确定的每组选择方案与预设的所述给水管网的设计压力要求进行比 较，逐步淘汰不符合设计要求的方案和造价过高的方案，确定较优选择方案；S440 通过规定次数的迭代循环，逐步自动调整上述淘汰筛选过后所剩余的较优 选择方案中给水管网的管径、管材和承压等级，从而得到给水管网布设所需要的管径、管材 优化数据。例如，配置遗传算法的变异率、重组率、种群大小和最大进化代数，使用前述Sl和 S2步骤提供的数据对遗传算法进行初始化，使得遗传算法可以处理管径管材联合优化问 题。每一次进化都对种群中的所有设计方案进行单独水力计算，判断它们是否满足设计要 求、计算各设计方案的总造价，选择若干符合设计要求且总价低的方案。这些较优方案之间 互相按照一定的概率进行重组和变异，生成新的设计方案。新的设计方案构成下一次进化 的种群。如此进化一定代数之后，逐步淘汰了造价高及违反设计要求的设计方案，获取优化 后的管径管材联合设计方案。更进一步，在步骤S430中，首先根据水力计算代码对每组选择方案进行计算，获 得每组选择方案的造价以及所能够承受的压力；然后将所述每组选择方案所能够承受的压 力与预设的所述给水管网的设计压力要求进行比较，并结合所述每组选择方案的造价，逐 步淘汰不符合设计要求的方案和造价过高的方案。另外，在本发明的一个优选实施方式中，在步骤S130得到所述给水管网布设所需 要的管径、管材优化数据以后，进一步包括将优化数据导出成CSV电子表格的形式的步骤。图5示出了本发明实施例中重要数据结构的组织关系图。如图5所示，PipeSizer 类储存管网基本信息(管网信息文件名、可选管材表、节点约束表等)和遗传算法参数，控 制遗传算法的构造、参数的设定和结果的输入输出。PipeSizer类继承了 QThread类，在独 立的线程中进行调用GA的运算。GA类表示遗传算法，其中又包括了初始化、选择、重组、变异和终止5个过程，每个 GA类中包括1个目标函数和多个个体。图6为本发明实施例中的遗传算法和目标函数执行流程图，在图6中遗传算法参数配置-开始读入EPANET2格式的管网信息文件，并判断文件是否正 确，若无误则读入厂商管材信息，可将厂商信息保存至磁盘文件进行备份，继续读入节点允 许压力区间，配置遗传算法参数。
初始化种群-使用给水管网的基本物理信息(管道布置图、水源的位置和可提供 的水压、用水点的设计用水量、每个用水点的允许压力区间、设计方案的数据结构等)对遗 传算法进行初始化。选择较优解-采用遗传算法自动生成若干管径、材质和承压等级的选择方案，分 别输入到水力计算代码中计算。将每组方案计算结果和预先设定的设计压力要求进行比 较，逐步淘汰不符合设计要求的方案和造价过高的方案。输出最优解-达到预定的进化代数后，通过多次较优解之间重组和变异，自动调 整管径、材质和承压等级，最终获得工程造价最小且满足设计要求的方案。本发明提供的上述给水管网管径、管材联合优化方法可以采用软件实现，也可以 采用软件和硬件结合的方式实现，与之对应，本发明还提供一种给水管网管径、管材联合优 化系统。图7是本发明实施例中给水管网管径、管材联合优化系统的逻辑结构示意图，如 图7所示，给水管网管径、管材联合优化系统700主要包括核心函数封装单元710、数据结构 抽象单元720、遗传算法优化单元730和优化数据应用单元740。核心函数封装单元710用于采用动态链接库封装给水管网管径、管材联合优化的 核心函数，其中的核心函数的数据结构包括可选管材表、节点约束表和管道选择表三个组 成部分；数据结构抽象单元720用于根据给水管网布设基础数学抽象出包括各管道的管 径、材质和承压等级信息的抽象数据结构，其中，布设基础包括给水管网的管道布置图、水 源的位置和压力、用水点的设计用水量以及每个用水点的允许压力区间；遗传算法优化单元730用于采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化，得到给 水管网布设所需要的管径、管材优化数据；优化数据应用单元740用于根据给水管网布设所需要的管径、管材优化数据进行 给水管网管径、管材的选择和施工。其中，遗传算法优化单元730还可以包括参数配置及初始化单元731，用于配置遗传算法的各项参数并进行初始化，其中的 参数包括给水管网的管道布置图、水源的位置和压力、用水点的设计用水量、每个用水点的 允许压力区间以及给水管网设计方案的数据结构构造方法；选择方案生成单元732，用于根据所述初始化的各项参数确定预设数量的给水管 网管径、管材和承压等级的选择方案；选择方案筛选单元733，用于将每组所述选择方案与预设的所述给水管网的设计 压力要求进行比较，逐步淘汰不符合设计要求的方案和造价过高的方案，确定较优选择方 案；选择方案优化单元734，用于通过规定次数的迭代循环，逐步自动调整所述较优选 择方案中给水管网的管径、管材和承压等级，从而得到所述给水管网布设所需要的管径、管 材优化数据。在本发明的一个优选实施方式中，给水管网管径、管材联合优化系统700进一步 包括管网模型创建单元和用水点压力区间确定单元(图中未示出)，其中，管网模型创建单元用于将所述给水管网的物理拓扑结构创建EPANET2格式的管
9网模型，所述管网模型中包括所述给水管网的管道布置图、水源的位置和压力以及用水点 的设计用水量；用水点压力区间确定单元用于根据所述EPANET2格式的管网模型所提供的给水 管网信息确定每个用水点的允许压力区间。如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的给水管网管径、管材联合优化方法 和系统，可以看出，本发明提出这种管径管材联合优化方案，能够有效解决现有的优化算法 不符合工程实际、灵活性差和计算速度慢的问题，相比现有技术具有以下优点1、可以进行给水管网的管径、管材和管道承压等级的联合优化，优于现有只能优 化给水管网管径的方法，联合优化算法得出的方案可以提供最优的管网铺设方案；2、可以对每个用水点的允许压力区间进行单独调整或者批量输入，优于现有只能 统一设置压力要求值(即管网中各用水点的压力必须位于同一个给定的压力区间)，本发 明能对每个用水点的压力区间进行单独调整，符合工程实际，便于工程应用；3、可以保存生产厂家的管材数据到数据文件中，包括管径大小，管道材质、承压等 级和总造价，便于联合优化时快速查询计算，为工程计算提供数据基础；4、设计方案结果可导出成为CSV电子表格的形式，易于查看，工程人员可根据结 果进行管网铺设。在本发明的上述实施例中，使用C++语言、在微软公司Visual Mudio平台上进行 优化算法的开发，所形成的应用程序为在windows操作系统上可以独立运行的.exe文件。 但本领域技术人员应当理解，上述开发语言、开发平台以及程序运行所需要的操作系统并 不限于上述具体实施例中所表述的，本领域技术人员在上述实施例的基础上完全可以根据 本发明权利要求所述的技术方案采用其他可行的开发语言和开发平台进行给水管网管径、 管材的优化，所使用的操作系统也可以根据硬件环境和实际应用需求灵活确定。因此，对于上述本发明所提出的给水管网管径、管材联合优化方法和系统，还可以 在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书 的内容确定。
权利要求
1.一种给水管网管径、管材联合优化方法，包括SllO 采用动态链接库封装给水管网管径、管材联合优化的核心函数，所述核心函数的 数据结构包括可选管材表、节点约束表和管道选择表三个组成部分；S120:根据给水管网布设基础数学抽象出包括各管道的管径、材质和承压等级信息的 抽象数据结构，所述布设基础包括给水管网的管道布置图、水源的位置和压力、用水点的设 计用水量以及每个用水点的允许压力区间；S130:采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化，得到所述给水管网布设所需要的 管径、管材优化数据；S140 根据所述给水管网布设所需要的管径、管材优化数据进行给水管网管径、管材的 选择和施工。
2.如权利要求1所述的联合优化方法，其中，在所述核心函数的数据结构中，所述可选管材表用于储存管材厂商提供的可选管材信息，包括各种管材的内径、管道 材质、边壁粗糙度、单位长度造价和管道承压等级；所述节点约束表用于贮存节点的设计水压信息，所述节点约束表中的数据表示每个节 点的允许压力区间；所述管道选择表用于贮存当前正在运算的设计方案，所述管道选择表中的每个元数据 为每条管线所选取管材的名称字符串。
3.如权利要求2所述的联合优化方法，其中，在步骤S130中采用遗传算法对所述抽象 数据结构进行优化的具体过程包括S131 配置遗传算法的各项参数并进行初始化，所述参数包括给水管网的管道布置图、 水源的位置和压力、用水点的设计用水量、每个用水点的允许压力区间以及给水管网设计 方案的数据结构构造方法；S132:根据所述初始化的各项参数确定预设数量的给水管网管径、管材和承压等级的 选择方案；S133 将每组所述选择方案与预设的所述给水管网的设计压力要求进行比较，逐步淘 汰不符合设计要求的方案和造价过高的方案，确定较优选择方案；S134:通过规定次数的迭代循环，逐步自动调整所述较优选择方案中给水管网的管径、 管材和承压等级，从而得到所述给水管网布设所需要的管径、管材优化数据。
4.如权利要求3所述的联合优化方法，其中，在步骤S133中，首先根据水力计算代码对每组选择方案进行计算，获得每组选择方案的造价以及所能 够承受的压力；然后将所述每组选择方案所能够承受的压力与预设的所述给水管网的设计压力要求进行 比较，并结合所述每组选择方案的造价，逐步淘汰不符合设计要求的方案和造价过高的方案。
5.如权利要求2所述的联合优化方法，其中，在步骤S120根据给水管网布设基础进行 数学抽象的过程中，根据所述可选管材表中的可选管材信息构造元数据为代表所选管材的 字符串的数据结构。
6.如权利要求1所述的联合优化方法，其中，在步骤SllO采用动态链接库封装给水管 网管径、管材联合优化的核心函数之前，还包括根据所述给水管网的物理拓扑结构创建EPANET2格式的管网模型，所述管网模型中包 括所述给水管网的管道布置图、水源的位置和压力以及用水点的设计用水量；根据所述EPANET2格式的管网模型所提供的给水管网信息确定每个用水点的允许压 力区间。
7.如权利要求1所述的联合优化方法，其中，在步骤S130得到所述给水管网布设所需 要的管径、管材优化数据以后，进一步包括以下步骤将所述优化数据导出成CSV电子表格的形式。
8.一种给水管网管径、管材联合优化系统，包括核心函数封装单元，用于采用动态链接库封装给水管网管径、管材联合优化的核心函 数，所述核心函数的数据结构包括可选管材表、节点约束表和管道选择表三个组成部分；数据结构抽象单元，用于根据给水管网布设基础数学抽象出包括各管道的管径、材质 和承压等级信息的抽象数据结构，所述布设基础包括给水管网的管道布置图、水源的位置 和压力、用水点的设计用水量以及每个用水点的允许压力区间；遗传算法优化单元，用于采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化，得到所述给水 管网布设所需要的管径、管材优化数据；优化数据应用单元，用于根据所述给水管网布设所需要的管径、管材优化数据进行给 水管网管径、管材的选择和施工。
9.根据权利要求8所述的给水管网管径、管材联合优化系统，进一步包括管网模型创建单元，用于将所述给水管网的物理拓扑结构创建EPANET2格式的管网模 型，所述管网模型中包括所述给水管网的管道布置图、水源的位置和压力以及用水点的设 计用水量；用水点压力区间确定单元，用于根据所述EPANET2格式的管网模型所提供的给水管网 信息确定每个用水点的允许压力区间。
10.根据权利要求8所述的给水管网管径、管材联合优化系统，其中，所述遗传算法优 化单元包括参数配置及初始化单元，用于配置遗传算法的各项参数并进行初始化，所述参数包括 给水管网的管道布置图、7jC源的位置和压力、用水点的设计用水量、每个用水点的允许压力 区间以及给水管网设计方案的数据结构构造方法；选择方案生成单元，用于根据所述初始化的各项参数确定预设数量的给水管网管径、 管材和承压等级的选择方案；选择方案筛选单元，用于将每组所述选择方案与预设的所述给水管网的设计压力要求 进行比较，逐步淘汰不符合设计要求的方案和造价过高的方案，确定较优选择方案；选择方案优化单元，用于通过规定次数的迭代循环，逐步自动调整所述较优选择方案 中给水管网的管径、管材和承压等级，从而得到所述给水管网布设所需要的管径、管材优化 数据。
全文摘要
本发明提供了一种给水管网管径、管材联合优化方法，包括S110采用动态链接库封装给水管网管径、管材联合优化的核心函数，所述核心函数的数据结构包括可选管材表、节点约束表和管道选择表三个组成部分；S120根据给水管网布设基础数学抽象出包括各管道的管径、材质和承压等级信息的抽象数据结构；S130采用遗传算法对所述抽象数据结构进行优化，得到所述给水管网布设所需要的管径、管材优化数据；S140根据所述给水管网布设所需要的管径、管材优化数据进行给水管网管径、管材的选择和施工。本发明实现了处理给水管网管径、材质和承压等级的联合优选问题。
文档编号G06F17/50GK102117369SQ201110065539
公开日2011年7月6日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者刘书明, 刘文君, 吴雪, 陈晋端 申请人:清华大学