[發明專利]一種供水管網異常偵測方法

有效

• 申請號: 201610385376.8
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN106090626B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 徐哲;李宏偉;熊曉鋒;何必仕;陳暉
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 王佳健

1.一種供水管網異常偵測方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟（1）對實測原始信號采用小波降噪，獲取穩態信號和噪聲信號；

步驟（2）利用EPANET軟件模擬獲得理想信號，再與穩態信號差值計算獲取突變信號；

步驟（3）計算突變信號的信噪比，篩選有用測點；

當測得異常時間段的信噪比大于等于60dB時，則認為突變信號顯著，肯定此次異常事件偵測結果；而當該信噪比小于60dB時，則認為數據受噪聲污染嚴重，不能正常用于異常事件偵測；

步驟（4）結合SPC統計和模糊判定確定異常事件，具體是：

4-1、SPC統計數據分析

（1）計算監測點平均值和標準差

假定壓力時間序列的采樣間隔為f min/次，則n天的壓力數據表示為()，其中i=1:m和j=1:n，m表示測點一天的壓力數據個數，則一天的平均值()由下式計算得到：

標準差 ()通過下式計算得到：

（2）設置異常事件偵測規則

根據以下規則，進行異常事件偵測；只要符合任意一條規則，則認為異常事件發生：

規則a. 任一時間點測點觀測值低于-4；

規則b. 連續2個時間點測點觀測值低于-3；

規則c. 連續4個時間點測點觀測值低于-2；

規則d. 連續8個時間點測點觀測值低于-；

4-2、計算模糊因子權值

（1）測點靈敏度和用水規律的權值計算

測點靈敏度和用水規律的權值采用層次分析法求得；層次分析法主要包括兩個步驟：

①構造判斷矩陣

對各指標之間進行兩兩對比，然后按9分位比率排定各評價指標的相對優劣順序，依次構造出評價指標的判斷矩陣A；

其中, A為判斷矩陣，要素i與要素j重要性比較結果，并且有如下關系：

有9種取值，分別為1/9, 1/7, 1/5, 1/3, 1/1, 3/1, 5/1, 7/1, 9/1,分別表示i要素對于j要素的重要程度由輕到重；

②計算權重向量

判斷矩陣的權重計算方法采用規范列平均法；

將判斷矩陣A每一列歸一化處理得到矩陣B，再求出矩陣B每一行元素的平均值，得到一個一列n行的矩陣C，矩陣C即為所求權重矩陣；

（2）測點靈敏度內部權值計算

測點靈敏度采用有限差分法計算，靈敏度系數表示為：

其中，k表示測點標號，表示測點自身水壓的變化值，表示其余測點的水壓變化值，則測點靈敏度系數矩陣表示為：

通過目標函數F得到測點靈敏度，目標函數如下：

其中，為權重系數，值在(0 ,1)區間，滿足；M為測點的數量，N為可能的爆管點，為測點i和j的二維地理坐標；然后將所得測點靈敏度數據做歸一化處理；

（3）用水規律內部權值計算

用水規律依據DMA區內用水高峰期的時間段長度，將一天時間以用水高峰期的時間長度length為單位劃分為24/length部分，根據一天內不同時段的用水量采用層次分析法進行數據處理，作為時間段的權值；

4-3、綜合偵測分析

利用以下公式整合SPC統計和模糊判定：

其中，event為SPC統計的異常事件結果，若偵測到異常事件，event值為1；反之，值為0；為用水規律的權值， 為一天中各時間段的權值，i=1:24/length；為測點靈敏度的權值，為各測點的靈敏度權值，j=1:N；計算出綜合結果后，設置閾值，對數據做進一步篩選，滿足閾值則肯定異常事件的發生；最后通過計算測點的相關性并進行分組，若同一異常事件被相關性小組內的所有測點都偵測到，則肯定異常事件；反之，則否定異常事件。