(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111330381.6 (22)申请日 2021.11.11 (71)申请人 长江水利委员会长江科 学院 地址 430010 湖北省武汉市黄浦大街23号 申请人 永康市水资源供 水管理中心 （永康 市节水中心） (72)发明人 胡祖康　陈苏春　陈蓓青　裘娅　 沈定涛　陈磊　周同高　叶松　 王莹　王珺珂　 (74)专利代理 机构 武汉楚天专利事务所 421 13 代理人 孔敏 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于供水管网漏损检测与识别的传感 器优化布置多准则决策分析方法 (57)摘要 本发明提供一种用于供水管网漏损检测与 识别的传感器优化布置多准则决策分析方法， 包 括： 步骤(1)： 以联合信息熵为优化目标， 采用分 层算法对传感器的初始位置进行筛选， 得到一组 传感器的初始位置， 根据传感器网络的信息增益 对不同数量的传感器布置方案进行评估， 选择得 到一组传感器布置初始方案； 步骤(2)： 根据漏损 检测目标， 定义一组传感器布置优化准则， 用于 对传感器布置方案进行性能评估； 基于MCDA方法 对各种传感器布置初始方案进行评估， 得到满足 决策者各种偏好场景下的最优 方案。 本发明考虑 模型输入中可能存在的模糊性和不确定性， 提供 各种方案的概率排序而不是单一确定的排序， 确 保所得到的传感器优化布置方案在各种情况下 具有很好的稳健 性。 权利要求书3页 说明书18页 附图5页 CN 114154305 A 2022.03.08 CN 114154305 A 1.一种用于供水管网漏损检测与识别的传感器优化布置多准则决策分析方法， 其特征 在于包括如下步骤： 步骤(1)： 以联合信息熵为优化目标， 采用分层算法对传感器的初始位置进行筛选， 得 到一组传感器的初始 位置， 根据传感器网络的信息增益对不同数量的传感器布置方案进 行 评估， 选择 得到一组传感器布置初始方案； 步骤(2)： 根据漏损检测目标， 定义一组传感器布置优化准则， 用于对传感器布置方案 进行性能评估； 基于MCDA方法对各种传感器布置初始方案进行评估， 得到满足决策者各种 偏好场景 下的最优方案 。 2.如权利要求1所述一种用于供水管网漏损检测与识别的传感器优化布置多准则决策 分析方法， 其特 征在于： 所述 步骤(1)具体包括： (1.1)利用EPANET建立供水管网水力模型， 并根据实测的节点压力和管道流量对水力 模型的初始参数进行校正， 使管网水力模型模拟供水系统的实际运行状况， 所述初始参数 包括节点需求和阻力系数； (1.2)定义各种漏损情形Si； Si＝[Θi1，…， Θik] Θik表示节点 i处发生漏损， 漏损强度为 k； (1.3)对各种漏损情形进行模拟， 得到各种漏损情形下各传感器位置压力模拟测量值 g； gij表示漏损情形为Θjk时传感器位置i处的压力模拟测量值， 即假设节点j发生漏损， 漏 损强度为 k； (1.4)利用校核好的管网水力模型对管网正常运行工况进行模拟， 得到各传感器位置 压力模拟预测值y； y＝[y1，…yi，…yn] yi表示在正常工况 下传感器位置i处的压力模拟预测值； (1.5)将正常工况下的压力模拟预测值与各种漏损情形下的压力模拟测量值进行比 较， 得到压力残差R＝y ‑g； rij为节点j处发生漏损， 传感器位置i 处的水力模型预测值与测量值之差， R中的每一行 对应于一个传感器位置在各种漏损情形下 的压力残差， R中的每一列对应于一种漏损情形 在各传感器位置的压力残差； 对于各传感器位置i， 根据区间界限(Iw ， i)n将rij划分到不同的区间内， 满足 和 其中NI是第i个传感器位置划分得到 的最大区间数； (1.6)计算各个传感器位置的熵H(R)i；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114154305 A 2其中， H(R)i是压力残差R在传感器位置i处的熵， P(Rn)i是变量分布在第i个传感器第n 个区间内的概 率， NI为第i个传感器总的区间数； (1.7)比较各传感器位置的熵， 选择熵最大传感器位置， 并保留当前传感器添加后的区 间划分； (1.8)基于当前区间划分结果利用各候选节点对区间进一步划分， 计算各个传感器位 置处熵， 并选择熵传感器位置， 添加到传感器列表中； (1.9)重复步骤(1.8)， 如果添加新的传感器后， 各传感器位置处的熵不再继续增加后， 停止添加新的传感器， 得到所有的传感器位置； (1.10)基于传感器网络的信息增益对涉及不同数量的传感器布置方案进行评估， 筛选 得到一组传感器布置初始方案 。 3.如权利要求1所述一种用于供水管网漏损检测与识别的传感器优化布置多准则决策 分析方法， 其特 征在于： 所述 步骤(2)具体包括： (2.1)根据漏损检测目标， 定义一组传感器布置优化准则， 用于对传感器布置方案进行 性能评估； (2.2)定义决策者各种偏好场景， 各种偏好场景 各优化准则的权 重值不同； (2.3)定义各种方案的性能阈值， 对各种方案进行比较； (2.4)基于SMAA ‑PROMETHEE方法对各种方案进行排序与比较， 得到各种偏好场景下传 感器优化布置方案的排序； (2.5)对各种传感器优化布置方案进行评估。 4.如权利要求3所述一种用于供水管网漏损检测与识别的传感器优化布置多准则决策 分析方法， 其特征在于： 步骤(2.1)中所述传感器布置优化准则包括信息增益、 漏损识别率、 传感器数量、 传感器发生故障时漏损事 件检测率和信息熵损失。 5.如权利要求3所述一种用于供水管网漏损检测与识别的传感器优化布置多准则决策 分析方法， 其特征在于： 步骤(2.2)具体为： 采用两种权重偏好， 即确定的权重边界和每个准 则的确定性权重值， 根据决策者的偏好和各准则的权重值对各种偏好场景进行定义， 得到 决策者偏好的各种场景。 6.如权利要求3所述一种用于供水管网漏损检测与识别的传感器优化布置多准则决策 分析方法， 其特 征在于： 步骤(2.4)具体包括： 在使用各准则 对各种方案进行评估后， 使用SMAA ‑PROMETHEE对各种传感器优化布置方 案进行排序； 具体的， 定义MCDA的偏好参数， 为每个准则gj设置一个权重wj， 使得所有j＝ 1，…， n和 每个权重wj代表了准则gj在整个准则族G中的重要性； 定义每个准则gj的差异阈值qj和偏好阈值pj， 使得qj＜pj； 对于每个准则gj， 偏好函数pj(a， b)表示基于准则j方案a对方案b的偏好程度， pj(a， b) 越高， 表示基于准则gj方案a比方案b越好；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114154305 A 3