【技术实现步骤摘要】
一种城市水务系统供水故障检测方法
本专利技术涉及自动化
，尤其是涉及一种水务系统阀门和泵站发生故障时的可靠检测方法，可应用于城市水务供排水系统。
技术介绍
水资源是一种有限的自然资源。随着城市的快速发展，城市用水需求快速增加，一些城市水资源明显不足。如何合理利用与管理有限的水资源是开源节流、满足城市水需求的关键。城市水资源需求不同于其它区域，城市用水要求水量大、质量高、供水保证率高。城市水务系统管理着整个城市的生产生活供水，为了使城市水资源合理地储存与利用，必须保证城市水务系统供水设备的安全运行。城市水务管网供水系统通常由水源、泵站、供水箱、水管阀门和供水管网等组成，其中，泵站和水管阀门的正常运行对供水尤为重要。由于城市水务管网和水管阀门数量多，且大多数埋于地下不易监测。若出现故障，难以排查，处理不及时可能出现缺水、停水等问题，甚至导致水务系统供水失控。综上，提出一种可靠的城市水务系统故障检测方法以对水务管网系统实时检测具有重要意义。由于城市水务系统中水管阀门开度、水箱中水的容量都是非负的，这类由非负变量组成的系统用正系统建模更为准确。图1(见说明书附图)给出了某区域的供水系统示意图，其中，用水终端包含小区、商场和写字楼等。考虑到切换系统在多模系统中建模的有效性，用切换系统来描述这类由多个供水子系统组成的水务系统更为合适。正常供水过程中，水阀和泵站可能因元件老化导致故障。滤波器经常被用于检测故障，在故障突发生时能实时发出警报信号，从而及时解决故障。当用水高峰时，管网可能存在水阀开度不足、泵站水压小等问题...
【技术保护点】
1.一种城市水务系统供水故障检测方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤1、建立城市水务管网系统供水箱储水量的状态空间模型；/n步骤2、构造水务供水不足的事件触发控制条件；/n步骤3、设计城市水务管网系统中的故障检测滤波器。/n
【技术特征摘要】
1.一种城市水务系统供水故障检测方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1、建立城市水务管网系统供水箱储水量的状态空间模型；
步骤2、构造水务供水不足的事件触发控制条件；
步骤3、设计城市水务管网系统中的故障检测滤波器。
2.如权利要求1所述的一种城市水务系统供水故障检测方法，其特征在于步骤1，首先对城市水务管网系统供水箱储水量的数据进行采集，利用采集的数据建立城市水务系统管网系统供水箱储水量的状态空间模型，形式如下：
x(k+1)＝Aσ(k)x(k)+Bσ(k)ω(k)+Eσ(k)f(k)
y(k)＝Cσ(k)x(k)+Dσ(k)ω(k)+Fσ(k)f(k)
其中，表示在第k个采样时刻城市水务系统供水箱中的水量，n表示供水箱的个数，为供水箱到输水管渠中水的供给量，m表示输水管渠条数，是不可测的影响供水务管网中水阀开度的外部扰动因素，表示水务管网中水阀出现故障，s表示水阀的个数，函数σ(k)是切换信号，表示从[0,∞]到有限集N＝{1,2,…,N}的映射，对于σ(k)∈N有记σ(k)＝i，i∈N。
3.如权利要求2所述的一种城市水务系统供水故障检测方法，其特征在于所述步骤2，建立水务管网系统的事件触发条件：
‖ey(k)‖1＞β‖y(k)‖1
其中，β是给定的常数且满足0≤β＜1，ey(k)是采样误差，且满足y(ki)表示水务系统在事件触发时刻ki的输出值，‖·‖1代表向量的1范数，即向量中所有元素的绝对值之和。
4.如权利要求3所述的一种城市水务系统供水故障检测方法，其特征在于所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1、设计事件触发故障检测滤波器，具体如下：
其中，为滤波器的状态信号，r(k)为残差信号，Afi,Bfi,Cfi和Dfi是所设计的水务系统故障检测滤波器的增益矩阵，具体形式如下：
其中，θ、qi、ζ分别是n维的向量，ρ分别是m维的向量，T表示转置符号；
步骤3.2、设计故障评估函数J(t)与阈值Jth，具体如下：
其中，t是评估时间，水务管网系统发生故障后，通过如下逻辑关系检测：
步骤3.3、令误差信号e(k)为残差信号r(k)与故障信号f(k)的差，即e(k)＝r(k)-f(k)，则将城市水务管网系统的状态空间模型与故障检测滤波器扩充为一个误差系统，具体如下：
其中，和为城市水务管网系统的状态空间模型与故障检测滤波器的系统矩阵所构成的増广矩阵，具体形式为：
5.如权利要求4所述的一种城市水务系统供水故障检测方法，其特征在于还包括如下步骤：
步骤3.4、定义函数：
其中，γ表示加权L1增益性能指标；
步骤3.5、依据步骤1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张俊锋，张石涛，
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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