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龙图腾网恭喜浙江远算科技有限公司申请的专利基于数字孪生的多模型耦合水质优化方法、系统和设备获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119359485B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411898793.3，技术领域涉及：G06F17/00；该发明授权基于数字孪生的多模型耦合水质优化方法、系统和设备是由王国苗;何乐敏;周璐;闵皆昇;吴健明设计研发完成，并于2024-12-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于数字孪生的多模型耦合水质优化方法、系统和设备在说明书摘要公布了：本发明公开了基于数字孪生的多模型耦合水质优化方法、系统和设备，属于城市水体污染仿真技术领域。现有水质优化方案主要应用于单一系统，缺乏对复杂城市环境下的多系统协同作用的综合考虑，无法对城市地下管网进行污染物扩散预测以及布局方案的优化。本发明的一种基于数字孪生的多模型耦合水质优化方法，通过模拟水文过程，并进行突发污染扩散仿真演算，得到突发污染扩散信息；同时基于数字孪生机制以及突发污染扩散信息，得到水工建筑物运行优化方案，从而可以对城市突发污染扩散进行全流程模拟与优化调度，进而实现对突发污染扩散的及时控制，因此可以大幅度减少人工干预和决策的滞后性，显著缩短调度响应时间，提高应急处理效率。

本发明授权基于数字孪生的多模型耦合水质优化方法、系统和设备在权利要求书中公布了：1.一种基于数字孪生的多模型耦合水质优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，通过预先构建的地表产汇流模型，对降雨数据、地形高程数据和土地利用类型数据进行耦合处理，模拟城市降雨以及水文变化过程，得到进入城市管网节点和河网节点的水文过程；步骤二，利用预先构建的突发污染扩散模型，根据污染物排放位置和排放数据，并基于水文过程，进行突发污染扩散仿真演算，得到突发污染扩散信息；步骤三，采用预先构建的运行方案生成模型，基于数字孪生机制以及突发污染扩散信息，建立多种水工建筑物运行方案；步骤四，使用预先构建的方案评估模型，设立评价指标，对多种水工建筑物的运行方案进行评估，得到水工建筑物运行优化方案，实现基于数字孪生的多模型耦合水质优化；其具体包括以下内容：根据监测控制断面水质达标个数，运用闸门阀组优化调度算法，实时调用突发污染扩散模型，演算多种水工建筑物运行方案，设立评价指标，评价监测控制断面水质达标状况，循环迭代，最终得到改善城市水环境水质的水工建筑物运行优化方案的方法如下：S31：基于天牛群优化算法，构建闸门阀组优化算法，并调用突发水污染扩散模型，得到符合监测控制断面水质指标的水工建筑物运行规则；基于监测控制断面水质状况，闸门阀组优化算法会调用突发污染扩散模型，在水工建筑物运行章程的范围内随即寻找出n个初始可行解，即闸门初始开度状态，得到闸门当前的开度状态，其表达式如下： 然后为初始可行解赋予每个闸门在初始状态下的开度调整速度，得到闸门开度的变化速度，其表达式如下： 在进行迭代时，更新闸门当前的开度状态、闸门开度的变化速度、闸门的最优开度设置，其表达式如下： 完成适应度函数计算后，更新闸门阀组的最优开度设置，其表达式如下： 式中：是闸门阀组的最优开度设置向量中的一个分量，代表了闸门阀组在第N个维度上的最优值；更新闸门阀组开度状态的公式如下所示： 式中：为第i个闸门在第次迭代时所在开度状态；为第i个闸门在第次迭代时的开度速度；为闸门开度速度与开度状态之间的权重，其为常数值；为第次迭代时第i个闸门开度更新时的变化量；为第次迭代时闸门开度步长值；为第次迭代时闸门两个搜索方向的间距值；为第次迭代时第i个闸门在右边搜索方向上的开度状态；为第次迭代时第i个闸门在左边搜索方向上的开度状态；fx为适应度函数；闸门阀组的开度速度更新公式如下所示： 式中：为速度更新时的惯性权重，，为分别为个体学习因子与阀组学习因子；，为0~1间的随机数，为第次迭代时第i个闸门个体最优值；剩余参数计算公式如下所示： 式中：为最大惯性权重值；为最小惯性权重值，为最大迭代次数；为衰减因子，为迭代次数；根据上述公式计算并更新各水工建筑物开度组合；此外，需要设置约束条件，对闸门阀组试算结果进行限制，保证计算结果的合理性；约束条件如下： 其中，是第i条河段或管段的流速；为设计的最大流速；是第i个河网断面的水位；是该断面的生态水位，即保证水生态环境正常的最低水位；是该断面的安全水位；是第i条河段或管段的流量；为设计的最大流量；是第j个水工建筑物的开度；是第j个水工建筑物的最小开度；是第j个水工建筑物的最大开度；经过约束条件筛选后，得到的水工建筑物最优的运行方式推演出的重点断面水质达标率最高；S32：闸门阀组优化算法以重点断面水质达标率为优化目标，水质达标率是重点断面水质达标个数占重点断面总数的比例，用于表征突发污染扩散后管网、河网水质的改善情况，反映调用优化算法后各监测控制断面的污染物浓度与水质目标值的对比情况；水质达标率的计算公式如下所示： 其中，R表示优化调度算法得出的监测控制断面水质达标率；表示监测控制断面水质达标个数，N表示监测控制断面总数；S33：当水工建筑物开度的代际变化小于0.000005和达到最大迭代次数1300时，闸门阀组优化算法寻优停止，输出最优的水质改善的水工建筑物运行方案。

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