[發明專利]一種含大用戶用水信息的城市供水管網節點需水量反演方法

有效

• 申請號: 201710173684.9
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107016622B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 邵煜;俞亭超;楚士鵬;張土喬;鄭飛飛;程偉平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種含大用戶用水信息的城市供水管網節點需水量反演方法。通過引入供水管網大用戶需水量信息，提高節點需水量反演精度，為供水管網建模，壓力管理等提供科學依據。步驟如下：(1)對壓力監測信息進行數據同化，排除故障監測點，對正常監測點數據進行平滑處理；(2)初始化待分配節點需水量，進行管網平差，對比監測點實測數據，計算平差結果誤差值；(3)計算當前狀態下監測點壓力和流量關于節點需水量的靈敏度系數矩陣，利用大用戶用水量實測數據，通過求解線性方程組，獲取節點需水量調整方向與步長，逐步更新節點需水量；(4)計算當前平差結果的誤差值，當誤差值小于允許值時終止迭代，否則，返回步驟(3)繼續計算。

技術領域

本發明屬于城市供水管網節點需水量的預測方法，具體是一種基于SCADA數據和管網模型的節點流量反演方法。

背景技術

管網模型中的管道糙率和節點流量參數是影響管網模擬精度的主要因素。一般情況下，管道糙率變化范圍不大，隨時間變化也非常穩定。而節點流量是隨時間和空間變化非常大。傳統的管網建模過程時節點流量的校驗是非常復雜的過程，需要進行現場實測和提取典型用水模式。然而現場實測的典型用水模式往往不能準確反映所有節點的用水特征。模型校驗時需要人工調整，節點數越多，復雜度越大，工作量越大，往往需要數月才能完成。即便經過校驗后的模型，一般在半年之后誤差變大，需重新校驗，人力物力投入很大，該問題一直是管網水力建模的瓶頸。通過開展建立大規模管網節點流量的反演技術，可以解決超大規模管網模型的節點流量校驗技術，擺脫繁瑣的人工調試，實現給水管網的快速校驗。

同時，隨著供水企業對數據采集與監視控制系統(SCADA)的不斷完善，一般大用戶配有遠傳水表，可以及時獲取大用戶的需水量。而目前節點流量反演算法一般只考慮節點壓力傳感器與管道流量傳感器提供的監測信息，反演結果容易偏離真實結果。由于一般大用戶需水量占管網需水量比重高，部分地區大用戶需水量占到整個供水管網的30％-50％，引入大用戶需水量信息，將有利于提高現有節點需水量反演精度。

供水管網中的監測儀器隨著使用年限的增加，部分監測儀器可能存在故障，或者是數據采集精度降低。通過對監測點數據進行同化處理，可以排查故障監測點，提高采集的數據可靠度。

本發明首先對供水管網中的監測數據進行同化處理，提高監測數據的可靠度。然后將大用戶需水量信息引入到節點需水量反演算法中，進而縮小節點算法搜索空間，使得反演的結果更接近真實值。

發明內容

本發明之目的在于克服現有技術的不足，在原有的節點流量反演算法基礎上，對監測點數據進行預處理，提高數據可靠度。同時，引入大用戶需水量信息，建立大用戶靈敏度矩陣，提高節點流量反演精度。

為實現以上目的，本發明采取以下步驟：

對于某一供水管網,有nn個節點，np個管段，ns個水源。其中壓力監測點數目為nh,流量監測點數目為nq，大用戶節點數目為nm。

1.對壓力監測信息進行數據同化，排除故障監測點，對正常監測點數據進行平滑處理。

(1)建立監測點相關系數矩陣。

對各監測點24h監測數據，進行相關性分析，獲取相關系數矩陣R。

其中，R_ij表示監測點i與監測點j之間的相關系數。R_ii＝1。

(2)剔除R矩陣的主對角線元素(R_ii＝1)，然后對每一行求平均值與標準差。對均值與標準差較小的監測點進行故障排查。

(3)采用移動平均法對監測點數據進行平滑處理，周期可依照監測點采樣頻率確定，一般可為20min-40min，不超過1h。