[發(fā)明專利]基于時間序列分析的供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測預(yù)警方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910458598.1
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110043808B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵煜;李昕;楚士鵬;俞亭超;姚華奇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.基于時間序列分析的供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測預(yù)警方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)建立漏損壓力殘差矩陣，根據(jù)SCADA系統(tǒng)實時上傳的壓力傳感器數(shù)據(jù)獲得實時壓力殘差向量；

所述步驟(1)具體如下：

(1.1)獲得壓力預(yù)測向量：

將t時刻節(jié)點需水量的預(yù)測值作為管網(wǎng)模型輸入，計算管網(wǎng)壓力傳感器位置的壓力值，得到t時刻壓力預(yù)測向量

其中為t時刻第i個傳感器的壓力預(yù)測數(shù)據(jù)，n_s為壓力傳感器數(shù)量；為n_s行的列向量；

(1.2)構(gòu)建模擬漏損場景壓力矩陣：

對t時刻某一個節(jié)點需水量的預(yù)測值依次增加5,10,15,…350m³/h，遍歷管網(wǎng)中所有節(jié)點，共模擬n個漏損場景，計算在所述漏損場景下的壓力傳感器位置的壓力值，得到t時刻模擬漏損場景壓力矩陣

其中，為第k個漏損場景下的壓力傳感器位置的壓力向量，為t時刻第k個漏損場景下，第i個壓力傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)模擬值；

(1.3)將t時刻模擬漏損場景壓力矩陣的每個列向量依次與t時刻壓力預(yù)測向量相減，獲取t時刻漏損壓力殘差矩陣

其中為第k個漏損場景下的漏損壓力殘差矩陣，為n_s×n的矩陣；

(1.4)獲得t時刻實時壓力殘差向量：

使用SCADA系統(tǒng)上傳的第t個時刻的壓力傳感器數(shù)據(jù)，獲得t時刻實時壓力向量p(t)，

其中t＝{1,2...，k}，p_i(t)表示t時刻第i個壓力傳感器數(shù)據(jù)；p(t)為n_s行的列向量；

將t時刻實時壓力向量p(t)與t時刻壓力預(yù)測向量相減，獲取t時刻實時壓力殘差向量r(t)，

其中r(t)為n_s行的列向量；

(2)將實時壓力殘差向量與對應(yīng)時刻的漏損壓力殘差矩陣做相關(guān)性分析，獲得實時空間相關(guān)性向量；

(3)重復(fù)步驟(1)～(2)，獲得j個時段對應(yīng)的實時空間相關(guān)性向量，構(gòu)建時空相關(guān)性矩陣，得到時空最大相關(guān)性向量，并根據(jù)第j次掃描的閾值，進(jìn)行漏損監(jiān)測預(yù)警判斷。

2.如權(quán)利要求1所述的基于時間序列分析的供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測預(yù)警方法，其特征在于所述步驟(2)具體如下：

將t時刻實時壓力殘差向量r(t)與t時刻漏損壓力殘差矩陣中的每個列向量依次進(jìn)行相關(guān)性分析，獲得t時刻實時空間相關(guān)性向量C^t，

其中是和r兩個向量間的協(xié)方差，為t時刻實時場景與模擬第k個漏損場景的空間相關(guān)性系數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的基于時間序列分析的供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測預(yù)警方法，其特征在于所述步驟(3)具體為：

每當(dāng)SCADA系統(tǒng)上傳一次壓力傳感器數(shù)據(jù)，掃描時間窗進(jìn)行一次掃描，掃描時間窗內(nèi)共覆蓋k個時間段的壓力傳感器數(shù)據(jù)；根據(jù)步驟(1)～(2) ，將掃描時間窗第一次掃描的時刻記為t＝i，得到i時刻的實時空間相關(guān)性向量Cⁱ，當(dāng)掃描時間窗第j次掃描時，重復(fù)步驟(1)～(2)，共獲得j個時段對應(yīng)的實時空間相關(guān)性向量，構(gòu)成時空相關(guān)性矩陣C，

C＝[Cⁱ，...C^i+l，...C^i+j-1]

其中C^i+l為i+l時刻的實時空間相關(guān)性向量，C為n×j的矩陣，j≤k；

尋找出時空相關(guān)性矩陣C中每一列的最大相關(guān)性數(shù)值，得到時空最大相關(guān)性向量C_max，

其中為i+l時刻的實時空間相關(guān)性向量中的最大相關(guān)性數(shù)值；

掃描時間窗每一次掃描均對應(yīng)一個閾值，第j次掃描時的閾值記為C_Rj，若時空最大相關(guān)性向量C_max中j個空間最大相關(guān)性數(shù)值均大于閾值C_Rj時，觸發(fā)報警；若不滿足觸發(fā)報警條件，則進(jìn)行第j+1次掃描，直至完成k次掃描；若掃描時間窗內(nèi)的k次掃描均不觸發(fā)報警，掃描時間窗隨時間向后平移。