A Binary Expansion Approach for the Water Pump Scheduling Problem in Large and High-Altitude Water Supply Systems
Notice bibliographique
Résumé
The water pump scheduling problem is an optimisation model that determines which water pumps will be turned on or off at each time period over a given time horizon for a given water supply system. This problem has received considerable attention in mining and desalination due to the high power consumption of water pumps and desalination plants and the complicated dynamics of water flows and the power market. Motivated by this, in this paper we solve the optimal operation of a desalinated water supply system consisting of interconnected tanks and pumps that transport water to high-altitude reservoirs. The optimisation of this process encounters several difficulties arising from (i) the nonlinearities of the equations for the frictional losses along the pipes and pumps, which makes the problem a nonlinear mixed-integer model, and (ii) many possible combinations of pressure head and flow rates, which quickly leads to high computational costs. These limitations prevent the problem from being solved in a reasonable computational time in high-altitude water supply systems with more than six pumps and reservoirs, as in many networks worldwide. Therefore, in this work we develop new exact methods for the optimal pump scheduling problem that use a binary expansion approach to efficiently account for the existing nonlinearities by reducing the computational difficulties of the original problem while keeping an excellent representation of the physical phenomena involved. We also extensively tested the proposed approach in different network topologies and a case study for a real-world copper mine water network, and we conclude that the binary expansion approach significantly reduces the computational time for solving the problem with high precision, which can be very relevant for the practical daily operation of real-world water supply systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».