(19)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 202211025146.2 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 临涣水务股份有限公司 地址 235100 安徽省淮北市濉溪县韩村镇 (72)发明人 张林　夏伦武　赵德杭　李强　 孟浩　吴书龙　程鹏　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 有限公司 1 1562 专利代理师 张鸾 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种供水泵站优化方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种供水泵站优化方法及系统： 本发明所属方法包括以下步骤： 基于实数编码改 进遗传算法， 获得水泵运行特性曲线； 基于水泵 运行特性曲线， 建立水泵优化数学模型； 基于所 述水泵优化数学模型， 获得约束条件； 基于约束 条件， 利用人工电场算法对所述水泵优化数学模 型进行求解， 获得供水泵站的优化方案。 本发明 所属系统包括曲线建立模块、 优化模型模块、 条 件约束模块和算法求解模块。 本发 明可根据当前 水泵运行特点求出水泵的最优化运行情况， 从而 降低能耗， 对水厂安全高效运行 具有重要意 义。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115455812 A 2022.12.09 CN 115455812 A 1.一种供 水泵站优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 基于实数编码改进遗传算法， 建立水泵运行 特性曲线； 基于所述水泵运行 特性曲线， 建立水泵优化数 学模型； 基于所述水泵优化数 学模型， 获得约束条件； 基于所述约束条件， 利用人工电场算法对所述水泵优化数学模型进行求解， 获得供水 泵站的优化方案 。 2.根据权利要求1所述的供水泵站优化方法， 其特征在于， 建立所述水泵运行特性曲线 的过程包括： 基于单泵实验平台， 对水泵的运行范围中的各种工况进行测试， 获得分布均匀的数据 点； 将所述数据点作为最小二乘法拟合曲线的参照 点， 依据水泵特性曲线的二 次多项式建 立超定方程组， 以所述数据点与拟合点之间的误差平方和 最小为目标， 计算二次多项式各 项的系数， 对水泵的工作范围进行曲线的绘制； 基于最小二乘法的结果对各参数确定 搜索范围； 初始化种群规模， 根据目标函数制定对应的适应度函数， 选取合适的选择算子， 交叉算 子和变异算子； 基于所述选择算子、 所述交叉算子和所述变异算子以及所述适应度函数对结果进行迭 代， 获得所述水泵运行 特性曲线。 3.根据权利要求2所述的供水泵站优化方法， 其特征在于， 所述水泵运行特性曲线的二 次表达式符合以下的经验公式： H＝Hx‑SxQ2 P＝d0+d1Q+d2Q2 其中， Hx,Sx,d0,d1,d2是特性曲线的参数,即未知变量， H表示水泵扬程， P是功率， Q为流 量。 4.根据权利要求1所述的供水泵站优化方法， 其特征在于， 建立所述水泵优化数学模型 的过程包括： 泵站设有n台水泵， 前m台水泵为变频调速水泵， 第m+1台至第n台为恒速运行水 泵； 以泵站的轴功率之和为目标函数， 建立优化 运行数学模型， 形式如下： 其中， m为变频水泵台数， n为泵站水泵总台数， F为水泵机组的总功率， ωi为水泵控制决 策变量， 取1表示水泵运行， 取0表示关闭。 5.根据权利要求1所述的供水泵站优化方法， 其特征在于， 根据 所述水泵运行特性曲线 获得的所述约束条件为： Dimin≤Di≤1(i＝1,2…,m)权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455812 A 2Qimin≤Qi≤Qimax 其中， Hxi—第i台水泵虚扬程， m； Sxi—第i台水泵虚阻耗系数； Qe—供水要求的水量， m3/h； He—供水要求的水压， m； Qimin、 Qimax—水泵高效段内最小与最大流量， m3/h； Dimin取 0.5。 6.根据权利要求1所述的供水泵站优化方法， 其特征在于， 所述人工电场 求解的过程包 括： 在搜索空间中， 随机初始电荷种群； 随机初始化电荷的速度和位置， 计算每 个电荷的适应度值； 计算电荷的库仑常数、 全局最优值和最差值； 计算电荷的库仑力和 加速度， 更新粒子的速度及位置； 若未满足 终止条件， 返回初始化电荷速度； 否则， 输出最优解， 终止循环； 对于调度模型中泵站供 水能力的约束， 通过构造罚函数来 求解。 7.根据权利要求6所述的供 水泵站优化方法， 其特 征在于， 所述罚函数的表达式为： 其中， Qi为第i台水泵的流量， Qpump为供水管网所需的水量， ωi为水泵i控制决策变量， Hi 为水泵i的供 水压力， Hpump为管网的压力， 添加约束条件f1、 f2， 可得目标函数的最终形式： Fit＝minF2+c1f1+c2f2 式中， F2为泵站优化调度模型的目标函数； c1,c2分别为流量、 压力约束的惩罚力度。 8.一种供水泵站优化系统， 其特征在于， 包括曲线建立模块、 优化模型模块、 条件约束 模块和算法求 解模块； 所述曲线建立， 用于基于实数编码改进遗传算法， 建立水泵运行 特性曲线； 所述优化模型模块， 用于基于所述水泵运行 特性曲线， 建立水泵优化数 学模型； 所述条件约束模块， 用于基于所述水泵优化数 学模型， 获得约束条件； 所述算法求解模块， 用于基于所述约束条件， 利用人工电场算法对所述水泵优化数学 模型进行求 解， 获得供水泵站的优化方案 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455812 A 3