一种结合漏失概率计算与记录仪监测的管网漏失监测方法技术

本发明专利技术属于管网漏失监测领域，特别涉及结合漏失概率计算方法与基于声音信号的漏失记录仪监测方法的管网漏失监测方法。本发明专利技术利用遗传编程方法建立管龄、管径、管长等自变量与漏失次数之间的函数关系，并结合管网地理信息系统（ＧＩＳ）平台确定重点监测区域；进一步采用漏失记录仪监测方法进行漏失排查与漏失点定位。本发明专利技术可大大提高漏失监测效率，降低人工检漏的工作强度，提高管网运行管理水平。本发明专利技术不仅适用于城市供水管网的漏失监测，还可用于中水管网、热力管道、油气管道等管道的漏失监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管网漏失监测方法，特别是指针对城市供水管网的漏失监测方 法。
技术介绍
城市供水管网是城市的“生命线”，其安全稳定运行是保障城市正常动转的前提。 然而，我国乃至世界范围内，城市供水管网漏失非常严重，因此，高效的漏失监测方法是迫 切需要的。目前，应用最为广泛的漏失探测方法是听音检漏法，近年来，国内外一些城市将一 种监测管道漏失噪声信号的漏失记录仪用于供水管网的漏失监测。这种记录仪由多台数据 记录仪和一台控制器组成，将记录仪布设在管道上，可以捕获并记录管道因漏水而产生的 噪音信号，通过利用电脑软件对这些信号进行分析，可以判断记录仪所在区域内是否有漏 水发生。但这种监测方法没有针对性，费时耗力，效率较低。因此，需要建立合理的漏失概 率计算模型，以辅助决策人员制定合理的监测方案，提高检漏效率。计算管网漏失概率空间分布的核心问题是选用适当的模型，但传统模型并不能给 出明确的、具有物理意义的、多变量的、广泛认可的公式来计算管道的漏失概率。传统模型 共有两大类基于管道老化机制的物理模型、基于历史漏失数据的统计模型。其中，基于老 化机制的物理模型需要对特定管道进行长期跟踪，数据的获取比较困难，成本较高；基于历 史漏失数据的统计模型需要对漏失影响因子进行筛选，需要对采用的模型公式形式进行确 定，而且模型精度不太高。利用模型模拟管网漏失概率的空间分布规律，并结合基于漏失记 录仪的听音检漏法对城市供水管网进行监测，可大大提高漏失监测效率，降低人工检漏的 工作强度。
技术实现思路
本专利技术针对供水管网漏失监测效率低的问题，以及漏失概率分布传统计算方法成 本高、漏失影响因子和模型公式形式选择困难等问题，提供一种漏失概率计算方法，利用遗 传编程方法自动挖掘出历史漏失数据所遵循的规律，评价管道漏失概率的空间分布，并结 合基于声音信号的漏失记录仪监测方法，有效提高漏失监测效率。本专利技术的技术原理是将管龄、管径、管长等3个对管道漏失次数具有最重要影响 的关键因子作为自变量，将漏失次数作为因变量，利用遗传编程建立因变量与自变量之间 的函数关系。在管网地理信息系统(GIS)平台中，应用所得函数表达式计算所有管段的模 拟漏失次数，将管段模拟漏失次数除以该管段管长，可得到模拟漏失密度，该值的大小即反 映出管段漏失概率的大小。进一步地，根据模型模拟所得到的漏失概率空间分布结果，利用 漏失记录仪对漏失概率高的区域进行重点监测，从而大幅提高漏失监测效率。本专利技术的具体技术方案是1、对于待监测目标区域的供水管网，利用GIS统计管网物理属性数据，收集从进 行漏失监测的年份回朔10 30年内的漏失数据。漏失数据包括漏失管段的管道埋设年份 至进行漏失监测的年份之间的年数(即管龄)、漏失管段直径(即管径)、漏失管段长度(即 管长)和漏失发生次数。为了获得统计显著性，将所有管段数据按照管径和管龄2个因子 进行分组，即将具有相同管径和管龄的管段分为一组。然后，在各组内将管段的管长相加得 到分组管长之和，将管段的漏失发生次数相加得到分组漏失发生次数之和。2、将管径、管龄、分组管长之和作为自变量，将分组漏失发生次数之和作为因变 量，根据遗传编程原理设置其参数如表1所示，利用计算机工具开发遗传编程模型，模型将 利用参数设置中的运算符和自变量随机生成表达式，并根据表达式的计算值与因变量之间 的接近程度来选择表达式(计算值与因变量之间的方差和越小越容易被选中)进行交叉和 变异2个遗传操作，当程序进化到一定代数后，即可得到能比较好地描述自变量与因变量 之间关系的函数表达式。3、利用待监测目标区域供水管网的GIS平台，在管网属性表中添加“漏失次数模 拟值”字段，根据各管段的管径、管龄、管长信息，利用上一步得到的函数关系式计算各管段 的模拟漏失次数，再将其结果除以该管段的长度，则得到单位长度上的预测漏失次数，亦即 管段的漏失密度，将其作为新的字段插入管网属性表。4、将所有管段按照“漏失密度”字段进行由大到小排序，然后对所有管段按照此顺 序，利用漏失记录仪进行漏失监测与漏失点定位，具体方法如下漏失记录仪布设原则为对于直径为75mm 200mm的管道，漏失记录仪布设距离 在150m 200m之间；对于直径为200mm 400mm的管道，漏失记录仪布设距离在IOOm 150m之间；对于直径为400mm以上的管道，漏失记录仪布设距离在60m IOOm之间。漏失 记录仪布设点的确定原则为优先选择在管道附属构筑物上进行布设，附属构筑物指的是 检查井、消防栓、排气门、阀门、闸门等。之后，对待监测目标区域供水管网进行漏失信号收集。在漏失记录仪布设之后的 第2天至第6天的任何一天，携带信号收集主机以小于30km/h的速度从记录仪布设位置附 近经过，其中信号收集主机与漏失记录仪之间距离在20m以内；漏失记录仪记录的信号由 主机接收后确定是否存在漏失。5、收集漏失记录仪的漏失信号，对于漏失信号提示为“漏失点”和“可疑漏失点”的 区域，派遣工人前往发生漏失的管段进行人工听漏排查；对于漏失信号提示为“正常点”的 区域，不必进行人工排查。表1遗传编程参数设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管网漏失监测方法，其特征是将漏失概率计算方法与基于声音信号的漏失记录仪监测方法结合应用于管网漏失监测。

【技术特征摘要】
1.一种管网漏失监测方法，其特征是将漏失概率计算方法与基于声音信号的漏失记录 仪监测方法结合应用于管网漏失监测。2.根据权利要求1所述的漏失概率计算方法，其特征在于将管龄、管径、管长等3个因 子作为自变量，将漏失次数作为因变量，利用遗传编程方法建立因变量与自变量之间的函 数关系，并利用管网地理信息系统(GIS)平台计算模拟漏失密度及其空间分布规律，并确 定漏失概率高的重点监测区域。3.根据权利要求2所述的遗传编程方法，其特征在于将自变量集设置为[管径、管龄、 分组管长和]，因变量集设置为[分组漏失次数和]，函数运算集设置为[力卩、减、乘、除、求 绝对值、乘方、指数、对数]。4.根据权利要求2所述的遗传编程方法，其特征在于个体优劣评价标准为模拟值与 真实值之间的方差和大小，方差和越小则个体越优，反之则越差；种群大小设置为4000 6000，进化代数设为100 200，交叉系数设为0. 5，变异系数设为0. 001。5.根据权利要求1所述的基于声音信号的漏失记录仪监测方法，其特征在于以管道 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈求稳，崔君乐，赵菁，王耀文，刘阔，张孟涛，李伟峰，徐强，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，北京市自来水集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11