[發明專利]一種管網爆管監控網絡的空間布置方法

有效

• 申請號: 201710240075.0
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107143750B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 程偉平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 葉志堅

本發明公開一種管網爆管監控網絡的空間布置方法。本發明包括基礎數據采集與分析步驟，在管網中布置若干壓力和流量監測設備，并提取數據分析管網中壓力和流量的波動程度；爆管分析步驟：建立水力模型，分析爆管對管網產生的沖擊程度，判斷爆管沖擊是否超過管網的正常波動幅度；監測網優化步驟：以最大可能監控到爆漏量建立監測網優化函數進行空間優化，逐步增加監測點個數使得爆管監控覆蓋率增加小于一定量后停止。本發明建立了完整的爆管監測網布置方法，通過分析管網的自然波動，保證監測網能夠捕捉到爆管沖擊為目標，合理的進行監測網的空間布局及數量控制，能夠經濟合理高效地提供管網爆管應急預警。

技術領域

本發明涉及城市供水管網安全監控領域，具體涉及一種城市供水管網的爆管監控傳感器網絡的空間布置方法。

背景技術

城市供水管網是城市的生命線工程，城市的主干管爆管，往往帶來極為嚴重的后果。隨著管網信息化和智慧水務的推進，爆管事故的實時在線監測是供水企業安全保障的重要組成部分，也越來越受到重視。目前爆管主要是通過現場人員發現后，通過熱線電話等方式反饋給運營企業，這種方式效率很低，不能及時反映情況，因此布置壓力計與流量儀等在線監控設備是解決爆管反應慢的一種重要手段。當以某壓力監測點數據跌破閾值或者某個區域的流量監測數據超出常規范圍作為判別標準，則認為該傳感器附近可能發生爆管。要進行爆管監控，首先要考慮布置監測網。由于監測技術、監測網建設和維護成本的限制，監測點的數量是有限的，必須有效地布置在合理位置，才能最大限度地監控管網爆管情況。

發明內容

本發明針對目前爆管監測網布置，提供了一種更為合理有效的布置方法，能夠有效的優化監控網絡，并分析可監控網絡可監控到的爆管，以及任何一個管道爆裂后通過那些指定的監測儀表進行監控。

本發明方法包括以下步驟：

步驟(1)：在待監控的城市供水管網中布設若干壓力傳感器和流量傳感器，采集管網中壓力和流量數據；

用于監測的壓力傳感器在空間上應有一定的代表性，一般情況布置在管道大于DN300的管線上，特殊情況下可以布置在DN200的管線上；對于每個供水水源的范圍內布測點不少于2個，其中一個在管網末梢，一個在水源到末梢點的中間位置；

通過壓力和流量監控儀器記錄集一個月以上的計量數據，采集的數據必須連貫，連續有效數據不低于95％；采樣周期不大于15分鐘一次；典型數據應當涵蓋春夏秋冬四個季節，使得數據的代表性更強。

步驟(2)：將步驟(1)采集到的壓力、流量數據進行采樣預處理，剔除異常數據，提取壓力、流量的波動特征數據；

所述的異常數據為數值小于0、絕對值明顯超過合理范圍、單步波動變化超過合理范圍的數據；其中合理范圍指監控儀器測量范圍，其中單步波動變化是指前后兩個采集時間點監測值之差；

所述的壓力、流量的波動特征數據提取是根據監測點前后兩個時間段的波動變化計算，有效時間間隔值為5～15分鐘。計算合理波動變化范圍的一種方法是波動變化的2～3倍方差位置與正態分布曲線偏離拐點作為指定的合理波動變化水平；另外一種方法是對波動變化數據按照從小到大進行排列，計算其累計概率，定義1％-5％范圍為可監控閾值或合理波動水平。

步驟(3)：建立整個供水系統的管網水力模型,并利用該供水管網水力模型進行爆管模擬分析，計算每根管道爆管對管網產生的沖擊程度，并記錄管網模型中任意兩根管道連接節點的壓力下降值和漏水量；

所述的管網水力模型的規模要求為：指定流速為1m/s條件時，輸水量不小于供水系統1/500總供水量的管道；

所述的爆管事件模擬分析過程中的漏水量計算方式以下三種模式：(1)指定的管道爆裂后漏水口面積，按照孔口出流方式計算漏水量；(2)直接指定管道流量增加值；(3)指定管道爆管后，流速增加量乘以管道面積。