AutoCAD环境下管网优化设计的VC++与MATLAB混合编程研究

摘要

城市给水管网工程是城市供水工程的重要组成部分，管网造价也是影响整个供水工程项目总投资的重要因素。给水管网工程设计涉及到整个管网供水的安全可靠性和经济合理性，管网优化设计研究是一项十分有意义有价值的工作。
　　 本文在给水管网水力计算的常规经验求解方法基础上，论述了管网优化设计理论及其数学模型，其中重点是全新的数学模型——基于改进遗传算法的给水管网数学模型。该算法是标准遗传算法的一种改进，应用于管网系统优化，可以快速收敛到全局最优解。
　　 一个完整的给水管网设计过程，应主要包含管网优化计算和管网图面表达两个方面的内容，使得管网优化理论更好更有效地同工程设计实践相结合，本文开发了基于AutoCAD环境下的管网优化设计一体化程序。该程序采用VC++和MATLAB相结合的混合编程方式，进行管网优化系统的建模和计算，并将计算结果自动生成供水网络系统的等水压线或者等自由水头线。
　　 VC++作为程序开发平台具有开发程序小、执行速度快、效率高、与AutoCAD结合性好等特点，但在数据计算和可视化表达方面的能力却远不如MATLAB。本文将两者结合、充分发挥各自优势，较为满意地实现了管网优化设计的整个过程，成为一个亮点。本文提供的VC++对话框资源也使得程序使用的人机界面更加实用和友好。
　　 本文研制的程序通过工程实例运算，实现了“管网图形绘制—管网优化计算—成果图面表达”的全过程，验证了所用改进遗传算法理论分析的合理正确性。自动绘制的等水压线或等自由水头线清晰直观地反映出管网的工况，使得设计成果更加丰富。工程实例计算还表明，本程序优化算法比传统的经验算法和优化算法有更好的经济效益，可节省6%～12%的工程造价。