【技术实现步骤摘要】
一种城市排水管道的水流状态检测方法
本专利技术属于自动控制
，涉及一种城市排水管道的水流状态检测方法，通过基于事件触发机制的分布式估计方法，实现了城市排水管道水流状态检测，可用于现代城市排水行业。
技术介绍
近年来，我国城镇化发展迅速，城市常住人口不断增加，工业用水和生活污水排放量日益增多。城市排水系统的安全有效运行是工业生产和城市居民安全健康生活的重要保障。然而，目前国内城市排水管道系统的运营状况并不理想。由于极端气候下降雨量突增、已建城市排水管道系统不完善、管道拥堵导致排水能力下降，极易造成污水泄漏、道路积水和城市内涝，这些都给城市环境、健康生活和人身安全带来严重的影响。因此，对城市排水管道水流状态的实时检测和估计已经成为了现代城市安全生产和健康生活的基础。虽然，目前已经有部分简易方法用于城市排水管道水流变化情况的检测，但由于地下管网排水管道系统的情况非常复杂，用于检测的众多传感器深埋地下，大量数据同时传输很容易发生检测数据丢失，而且由于地下城市排水管道工作环境差，部件的老旧造成检测系统的干扰因素增多，这些...
【技术保护点】
1.一种城市排水管道的水流状态检测方法，其特征在于，该方法具体步骤是：/n步骤(1).构建多传感器网络模型与拓扑结构：/n在需要进行水流状态检测的区域布置数量为N的传感器，N个传感器分别测量该排水管道的水位高度、水压、流速、流量的状态信息；/nN个传感器构成节点数为N、具有拓扑结构的传感器网络；利用有向图
【技术特征摘要】
1.一种城市排水管道的水流状态检测方法，其特征在于，该方法具体步骤是：
步骤(1).构建多传感器网络模型与拓扑结构：
在需要进行水流状态检测的区域布置数量为N的传感器，N个传感器分别测量该排水管道的水位高度、水压、流速、流量的状态信息；
N个传感器构成节点数为N、具有拓扑结构的传感器网络；利用有向图表示该传感器网络的拓扑结构；其中，表示检测区域布置的传感器集合，表示边的集合，C＝[cij]N×N表示该有向图的加权邻接矩阵，i,cij表示传感器节点i和节点j之间的联结强度，[·]N×N表示由N×N个元素所构成的矩阵；cij＞0表示传感器节点j此时刻有信息传输至传感器节点i；对所有规定：若i＝j，记cii＝1，表示该传感器网络在通信时是自包含的；
所有与传感器节点i相连接的传感器节点所构成的集合，记为
步骤(2).建立城市排水管道的水流状态检测系统的状态空间模型：
建立如下城市排水管道的水流状态检测系统动态方程：
其中表示k时刻排水管道的水流状态向量，x1(k)、x2(k)、x3(k)、x4(k)分别表示k时刻排水管道的水流流量、水流流速、水流水位、水流水压；表示n×m维的实矩阵；T表示矩阵的转置；
表示k时刻传感器节点i测量的水流状态值；
表示k时刻待估计的输出信号；
为能量有界的外部扰动；
和为已知的常数矩阵；
αi(k)∈[0,1]，为一个服从已知随机分布的随机序列，用来描述传感器节点i在测量数据传输时出现的随机丢包现象；
获得αi(k)的均值和方差，记为和其中，E{·}表示随机变量的数学期望，和为已知标量；表示城市工业生产和日常生活污水排放对检测区域水流产生的非线性干扰，该非线性干扰满足如下单边Lipschitz条件：
条件1.对于任意u,任意时刻k，存在标量ρ，非线性函数f(k,x(k))满足<f(k,u)-f(k,v),u-v>≤ρ||u-v||2；
条件2.对于任意u,任意时刻k，存在标量α,β，非线性函数f(k,x(k))满足(f(k,u)-f(k,v))T(f(k,u)-f(k,v))≤β||u-v||2+α<u-v,f(k,v)>；其中，<·>表示欧几里得空间中的向量或矩阵的内积；||·||表示向量或矩阵的欧几里得范数；
步骤(3).建立城市排水管道的水流状态检测系统的分布式状态估计器及误差系统模型：
(3-1).设定传感器网络数据传输的事件触发机制：
设定事件触发条件为：表示k时刻传感器节点i的测量输出与最后一次满足触发条件时该传感器节点的测量输出之间的差值；为已知大于0的标量；min{·}表示函数值的最小值；表示传感器节点i最后一次满足触发条件的时刻，表示传感器节点i下一次满足触发条件的时刻，表示传感器节点i最后一次满足触发条件时传感器的测量输出，s∈{0,1,2,...}表示触发序列；
(3-2).建立水流状态检测的分布式状态估计器：
建立分布式状态估计器模型：其中，表示k时刻传感器节点i的估计向量...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱萌泽，陈云，陈张平，赵晓东，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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