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龙图腾网获悉山东大学申请的专利一种水-能-碳耦合作用下基于双层规划与图论算法的水管网规划方法及系统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：CN115455619B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-24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：202210985575.8，技术领域涉及：G06F30/18；该发明授权一种水-能-碳耦合作用下基于双层规划与图论算法的水管网规划方法及系统是由张晓东;陈琛设计研发完成，并于2022-08-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种水-能-碳耦合作用下基于双层规划与图论算法的水管网规划方法及系统在说明书摘要公布了：本发明涉及一种水‑能‑碳耦合作用下基于双层规划与图论算法的水管网规划方法及系统，包括：步骤1：测量与预测数据：制作区域简化图；预测用户日需水量，以及三角模糊隶属度函数；估计每一段候选管道电力消耗；测量每一段候选道路铺设管道时需要的管道长度；步骤2：建立模型，模型包括最小化年总费用的上层目标函数和最小化管网日电力消耗下层目标函数；步骤3：基于双层规划与图论算法，求取步骤2建立的模型的最优值，获取最优的水管网规划方案。本方法能够有效量化水管网系统中的能源消耗，平衡经济节约与环境保护之间矛盾，同时保持经济需求的主要地位，为不同需求的决策者在水厂建设、管道布局、管道负载方面提供科学合理的决策方案。

本发明授权一种水-能-碳耦合作用下基于双层规划与图论算法的水管网规划方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种水-能-碳耦合作用下基于双层规划与图论算法的水管网规划方法，其特征在于，包括步骤如下： 步骤1：测量与预测数据，具体包括： 制作区域简化图； 根据用户历年的用水量预测用户日需水量，以三角模糊隶属度函数表示； 根据控制点地面高出泵站吸水井水面的高度、控制点所需最小服务水头、从控制点到泵站的总水头损失，估计每一段候选管道电力消耗； 测量每一段候选道路铺设管道时需要的管道长度； 步骤2：建立模型，模型包括最小化年总费用的上层目标函数和最小化管网日电力消耗下层目标函数； 步骤3：基于双层规划与图论算法，求取步骤2建立的模型的最优值，获取最优的水管网规划方案；具体实现步骤包括： 1计算仅考虑上层目标函数时的最优方案和最优值，仅考虑上层目标函数时的最优方案即为了达到年总费用值最小所采用的管道布局、用户分区、水厂建设的方案；最优值即年总费用的最小值；并利用最优方案求出对应下层目标值，下层目标值即管网日电力消耗值； 计算仅考虑下层函数时的最优方案和最优值，仅考虑下层函数时的最优方案即为了达到日电力消耗最小所采用的管道布局、用户分区、水厂建设的方案；最优值即管网日电力消耗值的最小值，并利用最优方案求出对应上层目标值，目标值即年总费用值； 2输入区域简化图的邻接矩阵、隶属度函数中、、三个值、候选管段输水耗电估计矩阵、候选管段长度矩阵； 邻接矩阵即标示是否具有管道铺设可能性的矩阵； 候选管段长度矩阵是指管段始点到终点的直线距离构成的矩阵； 3对所有水厂的组合方式进行枚举：由集合记录所有包括座候选水厂的可能组合，； 对每一种组合方式进行检索，全部检索后，结束；否则，进入步骤4继续进行检索，检索过程如下： 4由Floyd算法算出用户距所有水厂的最短输水距离，记录为矩阵； 5根据矩阵将所有用户分配到正在检索组合中的水厂，并将分配后的结果记录进矩阵； 6利用ImprovedPrim算法计算最小总负载的管道铺设方案；按照供应水厂的不同分区，将供水水厂、由该水厂供水的用户和供水过程中输水管网的铺设路径记录到分区中； 7计算碳排放约束置信度，若0.5，则将方案标记为不可行，，并设置增加1，，，返回至步骤4检索下一个水厂组合方案；若，则进入步骤8； 8计算方案对应上下层目标值，；；；上下层决策者整体满意度； 9若整体满意度为负值，则将方案标记为不可行，，并设置增加1，，，返回至步骤4检索下一个水厂组合方案；若为正值，则进入步骤10； 10判断当前解决方案是否为最优解决方案即整体满意度取最大值对应的解决方案，若是，则记录当前解，，和，否则，不记录； 11设置增加1，，，返回至步骤4检索下一个水厂组合方案； 步骤7中，碳排放约束置信度的计算过程如下： 由碳排放约束的上限计算置信度；将等式展开可得，其中；。

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