(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 202111604734.7 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 陈伟能　马鑫鑫　钟竞辉　魏凤凤　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 周春丽 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 运用差分演化和分治算法优化大规模多源 供水管网的方法 (57)摘要 本发明公开了一种运用差分演化和分治算 法优化大规模多源供水管网的方法， 包括以下步 骤： 基于流行方向将供水管网优化问题分解成Ns 个子问题； 对Ns个子问题的种群进行初始化， 同 时初始对应的各个子问题的差分演化的优化器； 对于每个解进行变异操作计算变异向量； 对变异 后的解进行交叉操作； 最后选择子代； 每个子问 题的种群 保留一个截止到目前最优的解； 迭代所 有子问题后更新全局最优解。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114357874 A 2022.04.15 CN 114357874 A 1.运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管网的方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： (1)基于流行 方向将供 水管网优化问题分解成若干个子问题； (2)对若干个子问题 的种群进行初始化， 同时初始始化对应的各个子问题 的差分演化 的优化器； (3)对于每 个解{x1,x,..,xm}进行变异操作计算变异向量； (4)对变异后的解进行交叉操作； (5)最后选择子代； (6)每个子问题的种群Sj保留一个截止 到目前最优的解； (7)迭代所有子问题后更新全局最优解； (8)判断C是否等于0， 若是则 进入步骤(2)重新分解问题， 若否则 进入步骤(3)继续优化 子问题的解， 其中C是设置触犯一次分解子问题的阈值次数。 2.根据权利要求1所述的运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管网的方法， 其特征在于， 将供水管网优化问题分解成Ns个子问题， Ns个子问题的种群为{S1,S2,…, SNs}。 3.根据权利要求1所述的运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管网的方法， 其特征在于， 所述变异向量vi 为： 其中{x1,x,..,xm}代表输水管道不同尺寸对应的商用型号， xa、 xb、 xc是随机整数， xi是 当前要计算的变异向量基于的解， xbest是当前最优的解， r1是0到1的随机数， p是自适应参 数， Fi是实际因子 。 4.根据权利要求3所述的运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管网的方法， 其特征在于， 实际因子Fi按以下方式计算： N(0.5,0.3)是正太分布， C(0,1)是柯西分布， r2是是0到1的随机数。 5.根据权利要求1所述的运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管网的方法， 其特征在于， 所述交叉操作为： 上式中， j∈[ 1,NP]， NP是管道的数量， r3是0到1的随机数， C是可设置的参数， ui(j)是交 叉操作后得到的解， vi(j)是变异操作得到解， xi(j)是未变异时的解。 6.根据权利要求1所述的运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管网的方法， 其特征在于， 子代通过 下面的公式进行选择： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114357874 A 2其中 最终选出的解， μi是交叉操作后得到的解， xi是为变异时的解， f是适应度函数。 7.根据权利要求1所述的运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管网的方法， 其特征在于， 步骤(2)遵循以下划分原则： a)如果节点消耗的水仅来自一个源， 该节点肯定属于该源； b)如果节点消耗的水来自多个来源， 它属于提供 更多信息的来源给它加水； c)管道归属其下游 节点所属的源。 8.根据权利要求1所述的运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管网的方法， 其特征在于， 对于每个子问题的处理遵循每个子问题的种群Sj保留一个截止到目前最优的 解的原则。 9.根据权利要求1所述的运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管网的方法， 其特征在于， 重新分解问题的机制： 判断是否触发一次分解子问题的阈值次数， 若 是则重新 分解问题。 10.根据权利要求1～9任一项所述的运用差分演化和分治算法优化大规模多源供水管 网的方法， 其特征在于， 针对供水管网设计的适应值评估函数， 用于评估子代 适应度需要处 理最小压力约束： F(x)＝f(x)+P(x) 其中F(x)是最后使用的适应度评估函数， f(x)是目标函数， P(x)是罚函数， N是管道的 数目， φ(i,j)是罚函数计算的系数， Hj,i是节点j、 i之间管道的头部压力， H代表管道的头部 压力， Hj,min是设定的头部压力阈值； 如果解 是可行的， 则罚函 数部分取0， 不 可行的解必有一 个管道的头 部压力小于阈值， 此时罚函数 取1。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114357874 A 3