一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法技术方案

本发明专利技术涉及城市供水管网类技术领域，提供一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法，本发明专利技术将来自SCADA的某些选定的管网内部节点上可用的压力测量值与来自模拟漏损场景数据库的参考值进行相似性评估获取候选漏损场景，然后利用空间聚类构建候选漏损区域，最后量化候选漏损区域包含真实漏损节点的可能性并给出候选区域的检测优先级；本发明专利技术包括如下步骤：(1)构建主导传感器序列；(2)计算漏损定位指标；(3)候选漏损场景评分；(4)构建候选漏损区域；(5)漏损区域定位；该方法利用某个压力传感器多个时刻的监测数据之间的时间相关性与多个传感器监测数据之间的空间相关性，实现了数据时空信息的深度挖掘。实现了数据时空信息的深度挖掘。实现了数据时空信息的深度挖掘。

【技术实现步骤摘要】
一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法


[0001]本专利技术涉及城市供水管网类
，尤其涉及一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法。

技术介绍

[0002]城市供水管网系统为城市发展和居民生活提供了保障，是城市首要的基础设施之一，需要保证其安全、高效、经济运行。针对城市供水管网漏损现象严重、爆管事故频发，造成大量优质水资源的浪费以及影响正常的社会生产生活秩序等问题，供水企业需要尽可能快的找到漏损点，然后进行修复操作以避免事态进一步恶化。直接使用噪声记录仪等设备定位漏损点的方法存在成本较高，效率低下，对工作环境要求高的缺点，基于模型与数据驱动的漏损定位方法是提高我国供水行业运行管理水平，降低管网漏损的重要手段。
[0003]鉴于此，本专利技术针对提高漏损定位精度和时间效率的需求，提出一种以主导传感器序列为核心，基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法，为实现上述目的，本专利技术采用的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)构建主导传感器序列；(2)计算漏损定位指标；(3)候选漏损场景评分；(4)构建候选漏损区域；(5)漏损区域定位。2.根据权利要求1所述的一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法，其特征在于，所述步骤(1)具体如下：(1.1)预测水力模型：建立节点需水量预测模型，实时预测未来DT个时段(t＝{1,2...，T})的节点需水量；将t时刻预测的需水量作为管网模型输入，建立t时刻的水力模型；(1.2)构建灵敏度权重矩阵：利用t时刻的水力模型，遍历供水管网中布置的所有压力传感器，对管网内所有用水节点进行灵敏度分析；获得t时刻传感器灵敏度矩阵对不同时刻的灵敏度矩阵进行加权平均，最终得到预测时间范围DT内的传感器灵敏度权重矩阵最终得到预测时间范围DT内的传感器灵敏度权重矩阵最终得到预测时间范围DT内的传感器灵敏度权重矩阵其中传感器灵敏度矩阵中是传感器节点S
k
处的节点压力，是节点N
k
处的需水量变化,表示在管网节点N
k
处发生漏损时对传感器S
k
压力变化的影响，n
s
是传感器总数且n
n
是管网内节点总数；(1.3)重构传感器序列元素：矩阵的第n列表示对发生在节点N
n
处的漏损，管网内布置的共n
s
个传感器的灵敏度，将第n列中元素按其灵敏度值从大到小排序，基于排序后的列向量前i个元素对应的灵敏度值之和与总灵敏度值和比值满足设定比率的规则，对序列元素重构得到节点N
n
的主导传感器序列，其中节点N
n
应满足条件：(1.4)构建漏损压力残差矩阵：基于(1.1)中t时刻的水力模型，计算管网中压力传感器位置的压力值，得到t时刻的压力预测向量
其中是t时刻第i个传感器的压力预测数据；n
s
为压力传感器数量；为n
s
行列向量；(1.5)构建模拟漏损场景压力矩阵：对t时刻某一个节点需水量的预测值依次增加5,10,15,
…
350m3/h，模拟该节点可能的漏损场景，上述过程遍历管网中所有节点，计算在所述漏损场景下的压力传感器位置的压力值，得到t时刻模拟漏损场景压力矩阵得到t时刻模拟漏损场景压力矩阵得到t时刻模拟漏损场景压力矩阵其中第k个漏损场景下，第i个压力传感器监测数据模拟值；为第k个漏损场景下的监测点压力向量；n为漏损场景数量，为n
s
×
n的矩阵；(1.6)将漏损压力矩阵的每个列向量依次与预测压力向量相减，获取漏损压力残差矩阵力残差矩阵力残差矩阵其中为第k个漏损场景下的漏损压力残差矩阵，为n
s
×
n的矩阵；(1.7)获得t时刻实时压力残差向量当SCADA系统上传了第t个时刻(t＝{1,2...，k})的压力数据，获得t时刻实时压力向量p(t)，其中p
i
(t)为t时刻SCADA系统传输的第i个压力传感器数据；p(t)为n
s
行列向量；将实时压力向量p(t)与预测压力向量相减，获取实时压力残差向量r(t)，其中，r(t)为n
s
行列向量。3.根据权利要求1所述的一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法，其特征在于，所述步骤(2)具体如下：(2.1)选择某些相似性度量指标(曼哈顿距离、欧几里得距离、切比雪夫距离、杰卡德相似系数、余弦相似度、马氏距离、海明距离、皮尔逊(Pearson)相关系数、斯皮尔曼(Spearman)秩相关系数、肯德尔(Kendall)τ相关系数等等)作为漏损定位指标；(2.2)漏损压力残差矩阵每个列向量对应一个节点N
n
，判断节点N
n
是否为真实漏损节点时，采用(1.3)中获得的节点N
n
的主导传感器序列对t时刻实时压力残差向量r(t)和t时刻漏损压力残差矩阵中的隶属节点N
n
的列向量进行重构预处理；其中节点N
n
的主导传感器序列利用次数等于发生在节点N
n
的模拟漏损场景总数。4.根据权利要求1所述的一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昕，张土乔，许梦丽，邵煜，黄文鼎，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：