城市供水系统智能优化与控制

第1章 概述    001
1.1 城市供水系统    002
1.2 城市供水管网的优化    003
1.2.1 传统优化设计方法    004
1.2.2 智能优化设计方法    005
1.3 城市供水系统的控制    008
1.3.1 传统控制方法    009
1.3.2 现代控制方法    010
1.4 城市供水系统优化与调度    012
1.5 本书组织结构    013
参考文献    014
第2章 城市供水管网分析与建模    017
2.1 城市供水管网图论基础    018
2.2 供水管网图形的简化    019
2.3 供水管网水力特性分析    021
2.4 供水管网水力计算方法    023
2.5 供水管网优化设计目标    025
2.5.1 经济性目标函数    026
2.5.2 可靠性目标函数    027
参考文献    030
第3章 城市分布式供水系统模型    033
3.1 概述    034
3.2 常用设备与设备控制    036
3.3 水箱系统模型    041
3.3.1 水箱系统概述    042
3.3.2 系统建模与参数辨识    045
3.3.3 控制器设计    046
3.4 反馈通路网络化的影响与理论    049
3.4.1 无线网络化控制方法    049
3.4.2 混杂系统理论    051
3.4.3 事件触发控制方法    054
3.4.4 无线网络传输技术与协议选取    055
本章附录：水箱系统建模过程    061
参考文献    068
第4章 树状城市管网优化设计    071
4.1 树状管网模型    072
4.1.1 模型介绍及特点    072
4.1.2 优化目标设计与分析    072
4.1.3 优化方法    072
4.2 粒子群优化算法    074
4.2.1 算法介绍    074
4.2.2 优化设计分析    075
4.2.3 改进1：提高后期种群多样性    081
4.2.4 改进2：提高搜索效率    084
4.2.5 改进3：解决初期无目的性问题    087
4.2.6 改进4：全局与局部搜索的平衡    091
4.3 优化结果分析    093
4.3.1 树状管网优化案例1    093
4.3.2 树状管网优化案例2    095
参考文献    097
第5章 环状城市管网优化设计    101
5.1 双环状管网模型    102
5.1.1 模型介绍及特点    102
5.1.2 约束条件设计与分析    102
5.1.3 优化方法    104
5.2 蚁群算法    104
5.2.1 算法介绍    104
5.2.2 标准蚁群算法    106
5.2.3 改进1：提高信息素更新效率    108
5.2.4 改进2：一种高效的搜索机制    109
5.2.5 改进3：信息素更新过程的优化    110
5.2.6 综合改进算法的流程    111
5.2.7 改进算法的性能测试    112
5.3 优化结果分析    114
5.4 多环状管网模型    117
5.4.1 汉诺塔模型介绍及特点    117
5.4.2 可靠性分析    119
5.4.3 基于经济性与可靠性的供水管网模型    122
5.4.4 约束条件设计与分析    123
5.4.5 优化方法    124
5.5 遗传算法    124
5.5.1 算法简介    124
5.5.2 NSGA2 算法    125
5.5.3 两种改进型NSGA2 算法    129
5.5.4 函数测试及评价指标    132
5.5.5 改进型NSGA2 性能测试    133
5.6 优化结果分析    136
参考文献    137
第6章 典型城市管网优化设计    141
6.1 典型城市管网    142
6.1.1 城市管网概述    142
6.1.2 纽约城市管网    142
6.1.3 约束条件设计与分析    145
6.1.4 优化方法    147
6.2 强度Pareto 进化算法    147
6.2.1 强度Pareto 进化算法简介    147
6.2.2 基于参考向量的强度Pareto 进化算法    152
6.2.3 函数测试及评价指标    155
6.2.4 改进型SPEA2 性能测试    157
6.3 优化结果分析    171
6.3.1 模型优化结果    171
6.3.2 工程实例    172
参考文献    174
第7章 城市供水管网健康监测与智能预警    177
7.1 供水管网健康监测需求分析    178
7.2 我国供水管网运行与管理现状    178
7.3 供水管网漏损检测技术    180
7.4 供水管网漏损智能预警与控制    181
7.5 管网健康监测技术发展趋势    182
参考文献    182
第8章 城市供水管网智能管理系统    185
8.1 智能管理系统概述    186
8.2 供水信息管理系统的需求分析与设计    187
8.2.1 系统需求分析    187
8.2.2 系统功能设计    188
8.2.3 语言方法及工具    190
8.3 管网管理系统软件基本功能的实现    191
8.3.1 登录及用户信息管理    191
8.3.2 管线信息管理    192
8.3.3 实时监控信息管理    193
8.3.4 爆管信息查询及分析    195
8.3.5 预警信息查询    196
8.3.6 后台管理    198
8.4 地理信息模块的设计    198
8.4.1 GIS 模块的研究    198
8.4.2 ArcGIS 软件介绍    198
8.4.3 ArcEngine 与Visual Studio 的联合开发    200
8.4.4 GIS 模块的设计与实现    201
8.4.5 国产GIS 系统的发展    210
8.5 智能决策模块的设计    211
8.5.1 智能决策模块    211
8.5.2 关键技术    211
8.5.3 MATLAB 与VS 混合编程    213
8.5.4 界面设计    214
8.5.5 操作方法及结果显示    215
8.5.6 预留界面与用户自定义    216
参考文献    218
第9章 分布式供水系统智能控制    221
9.1 智能分布式供水系统概述    222
9.2 控制方法    224
9.2.1 周期性时间触发控制方法（TTC）    224
9.2.2 周期性集中式事件触发控制方法（PETC）    225
9.2.3 周期性分布式异步更新事件触发控制方法（ADPETC）    226
9.2.4 周期性分布式同步更新事件触发控制方法（SDPETC）    235
9.3 传输协议设计    239
9.3.1 简单TDMA 传输协议    240
9.3.2 C-TDMA 传输协议    241
9.3.3 SDC-TDMA 传输协议    243
9.3.4 ADC-TDMA 传输协议    244
9.4 运行结果与分析    245
9.4.1 参数选取    245
9.4.2 评价指标    247
9.4.3 运行结果与分析    248
9.5 结论    254
本章附录：证明    254
参考文献    260
第10章 远程分布式供水系统智能控制    263
10.1 动态事件触发控制方法    264
10.1.1 系统概述    264
10.1.2 稳定性分析    270
10.1.3 实验结果和分析    272
10.1.4 结论    274
10.2 异步采样事件触发控制方法    275
10.2.1 系统概述    275
10.2.2 稳定性分析    279
10.2.3 实验结果和分析    282
10.2.4 结论    282
10.3 基于LoRa 的远程分布式供水系统    283
10.3.1 系统概述    283
10.3.2 系统描述    285
10.3.3 Ctrl-MAC 通信协议    288
10.3.4 Ctrl-MAC 与LoRaWAN 对比    294
10.3.5 Ctrl-MAC 在远程分布式供水系统中的应用    297
10.3.6 运行结果和分析    301
10.4 结论    309
本章附录：证明    309
参考文献    312
第11章 城市供水系统优化与调度    315
11.1 供水系统调度的作用与挑战    316
11.2 供水系统调度的内容与发展现状    317
11.3 供水系统调度的发展趋势    320
参考文献    321
中英文对照表    323qqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq