[發明專利]一種基于地統計空間分析理論的供水管網無監測節點壓力確定方法

有效

• 申請號: 201310644630.8
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103617563A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 龍天渝;王海娟;杜坤;劉佳;常麗娟;周德柱;肖星;趙廣
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及供水管網無監測節點壓力確定方法，通過本方法有助于對管網水力監測數據不足情況下的數據拓展，可為管網優化調度以及漏損檢測提供技術支持，屬于城市供水管網水力分析、管網調度及漏損檢測領域。

?

背景技術

供水管網安全穩定運行關系到城市居民的正常生活、城市企業的正常生產，公共設施的安全運行與城市消防安全等。近年來，隨著計算機技術的迅速發展，正逐步建立起供水管網的水壓或流量自動檢測系統，即SCADA（Supervisory??Control?And?Data?Acquisition)系統，該系統利用傳感器對供水管網一些重要節點的水壓和流量進行自動實時監測，并采用無線或有線的傳送方式定時將水壓和流量信號傳回控制中心用于分析管網的水力狀態。但是由于經濟與維護等原因，布設的壓力監測點數量通常都遠少于管網的節點數量，所以準確的掌握并模擬管網的水力狀態除了依賴于管網中有限的水壓或流量監測點外，采用有效的水力狀態分析方法對獲得的數據進行拓展也尤為重要。

管網水力狀態分析方法可分為微觀法和宏觀法兩類。其中，基于“黑箱理論”的宏觀法因其簡單可行一直是管網水力狀態分析的主要方法，該方法不考慮配水系統結構的復雜性，僅考慮系統中幾個主要的輸入輸出變量，如泵站供水量、供水壓力及測壓點的壓力等，在這些數據基礎上，采用統計建模的方法，對供水管網運行狀態進行宏觀模擬。目前宏觀法模型主要包括：比例時段管網模型和分時段比例供水管網宏觀模型、配水管網等效網絡模型以及基于神經網絡法建立的管網宏觀模型等。

比例時段管網模型假定供水管網在供水周期中各個時間段的供水量占管網總水量的比例不變，并且管網中任何一個水廠的出水壓力與管網所有節點總用水量及其他水廠有關。由于我國大部分城市工業供水與居民供水混合供給，節點用水量與總用水量比例關系不確定，比例時段管網模型不適于我國的城市供水管網。???

分時段比例供水管網宏觀模型是對比例時段管網模型的改進，模型將一天作為一個供水周期，并將一個供水周期分為幾個時段，假定各個時段內節點流量比例一定。分時段比例管網宏觀模型解決了節點用水量占總用水量的比例問題，但建立不同時段的模型，加大了工作量和模型的復雜程度，并且忽略了季節的變化以及節假日對用水量比例波動產生的影響，劃分時段的比例宏觀管網模型需要不斷進行校核和修正,模型較為繁瑣。

配水管網等效網絡模型不僅考慮了管網各水廠的供水壓力和供水量，而且也考慮了管網各節點壓力分布及其相互間的影響和內在聯系，利用有限的反應管網分布狀況的監測點和泵站節點，構造了一個簡化的等效網絡。模型引入了供水管網中監測點的實時信息，能夠反映和預測管網的實際運行狀態，模型準確性有所提高。

神經網絡模型是一種模擬動物神經網絡行為特征，進行分布式并行信息處理的數學模型?；谏窠浘W絡法建立的管網宏觀模型是以供水管網中供水泵站供水壓力、管網供水量和管網中壓力監測點的壓力以及其他能夠獲的管網屬性變量作為其輸入和輸出，通過已經獲得的大量輸入和輸出數據，訓練一個隱性的網絡，該隱形網絡能夠在數值上模擬從已知變量得到未知變量，即輸入供水量和其他已知變量后，可以輸出與其相對應的監測點壓力。神經網絡模型的優點在于模擬非線性映射能力較強，但對供水管網進行宏觀工況模擬時，完全避開供水系統管網結構，造成它模擬精度不高。

?

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種計算精度高，可行性強的基于地統計空間分析理論的供水管網無監測節點壓力確定方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于地統計空間分析理論的供水管網無監測節點壓力確定方法，選取供水管網水源泵站節點及其它帶有壓力監測設備的節點的壓力作為已知壓力，然后基于已知節點壓力采用泛克里格插值法對無監測節點壓力進行插值計算，從而得到供水管網無監測點的節點壓力；插值計算時，用節點間壓力的相對變化替代泛克里格插值法中的歐氏距離。

其具體步驟為：

1）節點之間關系大小的表征：

利用供水管網的設計參數計算所有節點間壓力的相對變化，用設計壓力相對變化大小表征兩個節點空間之間的關系；

2)?泛克里格插值法變異函數的求?。?/p>