一种输水管网管漏损定位系统及定位方法技术方案

一种输水管网管漏损定位系统及定位方法，所述输水管网管漏损定位系统初始化设置单元，基于水力模型的计算模块，比较判断模块，繁衍迭代模块，以及循环模块。所述初始化设置单元用于设置任意数量个可疑漏损点，以及设置迭代繁衍次数或适应度的精度范围。所述基于水力模型的计算模块用于计算得出该可疑漏损点基于水力模型模拟的管网压力和流量值与该点最近处的实测的管网压力和流量值的适应度值。所述比较判断模块用于比较所述适应度值与适应度精度并判断该值是否位于适应度精度范围内。所述繁衍迭代模块对该可疑漏损点进行选择、交叉、最后进行变异以繁衍迭代多次生成多个下一代可疑漏损点。所述循环模块针对多个下一代可疑漏损点进行执行所述基于水力模型的计算模块以及比较判断模块。本管漏损定位系统可以比较准确地定位出漏损点的位置。本发明专利技术还包括一种输水管网管漏损定位方法。

A leakage location system and method for water transmission network management

【技术实现步骤摘要】
一种输水管网管漏损定位系统及定位方法
本专利技术属于输水管网设计
，特别是一种输水管网管漏损定位系统及定位方法。
技术介绍
目前多数供水企业设备陈旧、技术水平提高缓慢、管理体制存在着许多问题，使我国城市管网漏损率均未达到《2000年供水行业规划目标》中所规定的8％目标。我国现在所执行的《城市供水管网漏损控制及评定》CJJ92---2002标准，为不大于12％，其距国际发达国家的先进水平还有很大的差距。国内大多数城市漏损率约在20％左右，其中约70％是管线漏水造成的。中国水务企业一年的漏损水量约为102亿吨，1.5亿城市人口一年的生活饮用水，若以售水的每吨水价2元计算，则漏损水量的经济损失则高达每年200亿元以上。市场上大部分企业开发的基于DMA(分区计量)的漏损监测系统可以监测到流量变化，直接反映漏损量，但无法精确定位漏损点，从而给供水企业的维修带来很大困扰。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种可以对输水管网上的漏损点进行精确定位的输水管网管漏损定位系统及定位方法，以解决上述问题。一种输水管网管漏损定位系统，所述输水管网上设置有n个传感器以监测传感器设置位置的水力状况。所述输水管网管漏损定位系统包括一个初始化设置单元，所述初始化设置单元用于在输水管网上模拟设置任意数量个可疑漏损点，以及设置迭代繁衍次数或适应度的精度范围C，任意一个可疑漏损点包括漏损节点值和漏损系数。一个基于水力模型的计算模块，所述基于水力模型的计算模块用于将任意一个可疑漏损点的漏损点值与漏损系数代入水力模型进行计算，以计算得出该可疑漏损点基于水力模型模拟的管网压力和流量值与该点最近处的实测的管网压力和流量值的适应度值。所述适应度值计算所使用的公式：其中：f(x)为适应度值；X是任一个可疑漏损点的向量值，即X＝[漏损点位，漏损系数]；n为传感器的数量；m＝(p1,p2,p3,…pn)为压力实测值；为模拟压力值。一个比较判断模块，所述比较判断模块用于比较所述f(x)的值与适应度精度C并判断该f(x)的值是否位于适应度精度范围C内；以及一个繁衍迭代模块，所述繁衍迭代模块在当f(x)的值不在适应度精度范围C内时通过遗传算法对该可疑漏损点进行选择、交叉、最后进行变异以繁衍迭代多次生成多个下一代可疑漏损点；一个循环模块，所述循环模块用于当f(x)的值不在适应度精度范围C内时针对多个下一代可疑漏损点进行执行所述基于水力模型的计算模块以及比较判断模块以获得位于适应度精度范围C内的可疑漏损点。进一步地，任意一个漏损点的漏损量由漏损系数代入漏损流量幂律方程式中求得，所述漏损流量幂律方程式为：其中，Q为漏损流量；ce是管网漏损漏损指数；ee。为管网漏损喷射指数；p是发生漏损的节点处的计算压力。进一步地，所述水力模型是基于epanet建立的。进一步地，当适应度值f(x)位于所述适应度精度范围C内时，所述可疑漏损点即为真实漏损点。进一步地，当繁衍迭代的次数大于所述初始化设置单元所设定的迭代繁衍次数时，所述可疑漏损点即为真实漏损点。进一步地，当繁衍迭代的次数大于所述初始化设置单元所设定的迭代繁衍次数时，所述输水管网没有真实的漏损点。进一步地，当繁衍迭代的次数小于或等于所述初始化设置单元设置的迭代繁衍次数时，该可疑漏损点所对应的适应度值f(x)位于所述适应度精度范围C内时，所述可疑漏损点即为真实漏损点。进一步地，所述传感器用于监测该传感器所处位置的管网压力与流量值。一种输水管网管漏损定位方法，所述输水管网上设置有n个传感器以监测传感器设置位置的水力状况，其包括如下步骤:提供一个初始化设置单元，所述初始化设置单元用于用于在输水管网上模拟设置任意数量个可疑漏损点，以及设置迭代繁衍次数或适应度的精度范围C，任意一个可疑漏损点包括漏损节点值和漏损系数；提供一个基于水力模型的计算模块，所述基于水力模型的计算模块用于将任意一个可疑漏损点的漏损点值与漏损系数代入水力模型进行计算，以计算得出该可疑漏损点基于水力模型模拟的管网压力和流量值与该点最近处的实测的管网压力和流量值的适应度值。所述适应度值计算所使用的公式：其中：f(x)为适应度值；X是任一个可疑漏损点的向量值，即X＝[漏损点位，漏损系数]；n为传感器的数量；m＝(p1,p2,p3,…pn)为压力实测值；为模拟压力值；提供一个比较判断模块，所述比较判断模块用于比较所述f(x)的值与适应度精度C并判断该f(x)的值是否位于适应度精度范围C内；提供一个繁衍迭代模块，所述繁衍迭代模块在当f(x)的值不在适应度精度范围C内时通过遗传算法对该可疑漏损点进行选择、交叉、最后进行变异以繁衍迭代多次生成多个下一代可疑漏损点；以及提供一个循环模块，所述循环模块用于当f(x)的值不在适应度精度范围C内时针对多个下一代可疑漏损点进行执行所述基于水力模型的计算模块以及比较判断模块以获得位于适应度精度范围C内的可疑漏损点。进一步地，当适应度值f(x)位于所述适应度精度范围C内时，所述可疑漏损点即为真实漏损点。与现有技术相比，本专利技术提供的利用水力模型以及遗传算法可以比较准确地定位出漏损点的位置，从而有助于维修工尽快赶到漏损点去维修输水管网。附图说明图1为为现有技术中的一个供水管网网络拓扑结构图。图2为本专利技术提供的输水管网管漏损定位系统的结构原理示意图。图3为图2的输水管网管漏损定位系统的流程图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本专利技术实施例的说明并不用于限定本专利技术的保护范围。如图1至图3所示，其为本专利技术提供的输水管网管漏损定位系统的原理示意图。所述输水管网管漏损定位系统用于对输水管网10中出现的漏损点进行定位。从所周知，通常输水管网10都会包括多个消防栓节点11，至少一个供水水源节点12，以及多条连接多个所述消防栓节点11与供水水源节点12的管道13。如图1所示，每一个圆框代表一个消防栓节点11，即根据实际的需要，需要在此设置一个消防栓。在供水管网中，消防栓的设置有其内在的要求，如室外消防给水管网应布置成环状管网，室外消防栓的消防给水管道的最小直径不应小于100mm，向环状管网输水的输水管不应少于一条，以及两阀门之间的管道上的消火栓数量不宜超过10个等等。也因此，所述管道13的数量大于所述消防栓节点11的数量。为此，在消防栓处设置传感器具有较强的代表性，所述传感器用于测量实际的水力状况，如管网压力与流量值等等。本专利技术的定位原理就是任意在输水管网10上设置多个虚拟的漏损点，通过计算使其值逼近最接近的传感器所回传的真实值，由于所设置的传感器的位置是已经的，从而便可以知道虚拟的漏损点的真实位置，从而定位该漏损点的位置。所述输水管网管漏损本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输水管网管漏损定位系统，所述输水管网上设置有n个传感器以监测传感器设置位置的水力状况，其特征在于：所述输水管网管漏损定位系统包括一个初始化设置单元，所述初始化设置单元用于在输水管网上模拟设置任意数量个可疑漏损点，以及设置迭代繁衍次数或适应度的精度范围C，任意一个可疑漏损点包括漏损节点值和漏损系数，一个基于水力模型的计算模块，所述基于水力模型的计算模块用于将任意一个可疑漏损点的漏损点值与漏损系数代入水力模型进行计算，以计算得出该可疑漏损点基于水力模型模拟的管网压力和流量值与该点最近处的实测的管网压力和流量值的适应度值,所述适应度值计算所使用的公式：/n

【技术特征摘要】
1.一种输水管网管漏损定位系统，所述输水管网上设置有n个传感器以监测传感器设置位置的水力状况，其特征在于：所述输水管网管漏损定位系统包括一个初始化设置单元，所述初始化设置单元用于在输水管网上模拟设置任意数量个可疑漏损点，以及设置迭代繁衍次数或适应度的精度范围C，任意一个可疑漏损点包括漏损节点值和漏损系数，一个基于水力模型的计算模块，所述基于水力模型的计算模块用于将任意一个可疑漏损点的漏损点值与漏损系数代入水力模型进行计算，以计算得出该可疑漏损点基于水力模型模拟的管网压力和流量值与该点最近处的实测的管网压力和流量值的适应度值,所述适应度值计算所使用的公式：






其中：f(x)为适应度值；
X是任一个可疑漏损点的向量值，即X＝[漏损点位，漏损系数]；
n为传感器的数量；
m＝(p1,p2,p3,…pn)为压力实测值；

为模拟压力值；
一个比较判断模块，所述比较判断模块用于比较所述f(x)的值与适应度精度C并判断该f(x)的值是否位于适应度精度范围C内；以及
一个繁衍迭代模块，所述繁衍迭代模块在当f(x)的值不在适应度精度范围C内时通过遗传算法对该可疑漏损点进行选择、交叉、最后进行变异以繁衍迭代多次生成多个下一代可疑漏损点；
一个循环模块，所述循环模块用于当f(x)的值不在适应度精度范围C内时针对多个下一代可疑漏损点进行执行所述基于水力模型的计算模块以及比较判断模块以获得位于适应度精度范围C内的可疑漏损点。


2.如权利要求1所述的输水管网管漏损定位系统，其特征在于：任意一个漏损点的漏损量由漏损系数代入漏损流量幂律方程式中求得，所述漏损流量幂律方程式为：



其中，Q为漏损流量；
ce是管网漏损漏损指数；
ee。为管网漏损喷射指数；
p是发生漏损的节点处的计算压力。


3.如权利要求1所述的输水管网管漏损定位系统，其特征在于：所述水力模型是基于epanet建立的。


4.如权利要求1所述的输水管网管漏损定位系统，其特征在于：当适应度值f(x)位于所述适应度精度范围C内时，所述可疑漏损点即为真实漏损点。


5.如权利要求1所述的输水管网管漏损定位系统，其特征在于：当繁衍迭代的次数大于所述初始化设置单元所设定的迭代繁衍次数时，所述可疑漏损点即...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾杰，王嘉，邓俊晖，
申请(专利权)人：浙江嘉科信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33