[發明專利]一種基于閥門操作和在線用水計量的供水管網漏失高效定位方法

有效

• 申請號: 201911134761.5
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN111027730B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 鄭飛飛;黃源;張清周
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/02
• 分類號: G06Q10/02;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種基于閥門操作和在線用水計量的供水管網漏失高效定位方法，其特征在于，通過優化DMA中現存閥門的關閥策略將其劃分為兩個子區域，并基于智能水表的在線水平衡分析來判別漏失位于哪個子區域內，由此縮小漏失區域；重復實施這種閥門操作和水平衡分析相結合的策略，不斷縮小所識別到的漏失區域，直至沒有閥門操作可以進一步縮小漏失區域為止；

所述的定位方法具體包括以下步驟：

1)利用圖論方法將DMA分解為兩個子區域的關閥策略V_s＝{v₁,v₂,...,v_N}，形成關閥策略集合V＝{V₁,V₂,...,V_S}；其中，N為DMA中現存可操作的閥門總數，S為得到的關閥策略總數；v_n∈{0,1}表示閥門n的狀態，0代表關閉，1代表打開；關閥策略V_s將DMA分解為兩個子區域可表示為G＝G₁(V_s)∪G₂(V_s)，其中G為DMA管網圖，圖中端點代表管網中節點類元素，邊代表管網中線段類元素，G₁和G₂表示被關閉閥門所分解的兩個子區域；

2)初始化漏失定位，將DMA中所有管道標記為可疑漏失管道，同時設置漏失定位的當前階段k＝1，以管段表示漏失定位的對象，x_m＝1表示可疑漏失管段，x_m＝0表示無漏失管段，m＝1,2,...M，M表示DMA中管段總數，與管段相連的其他組件處的漏失與管段等同考慮；

3)確定當前階段k的最優閥門操作策略，建立如下的優化目標函數以確定階段k時的最優閥門操作，

最小化

約束條件：

關閥策略：

將DMA分解為兩個子區域：G＝G₁(V^k)∪G₂(V^k)?(3)

不可斷水用戶的壓力約束：

式中，表示當前階段k的閥門操作數，相對于上一階段k-1的閥門狀態，包括閥門開啟和關閉操作；表示閥門操作數值歸一化；L_m表示管段m的長度；表示由關閥策略V^k所分解的兩個子區域中可疑漏失管道長度的差異，表示DMA中管段總長度；表示可疑漏失管道長度差異數值的歸一化；w₁和w₂表示閥門操作數和可疑漏失管段長度差異這兩項的權重；

4)根據最優閥門操作策略關閉和打開相應閥門，將DMA分解為兩個子區域：在這兩個子區域中，有一個子區域應包含至少一個DMA入口，即該子區域可正常運行；而另一個子區域可能正常運行，也可能被關閥所封閉，即中斷供水；

5)任選一個正常運行的子區域實施在線水平衡分析，以判斷漏失是否位于該子區域內，若判定漏失不位于該子區域，則其位于另一個子區域；在線水平衡分析是通過DMA的邊界流量計和用戶端的智能水表實現，進入選定子區域內的流量與選定子區域內用戶用水量的差值，即非收益水量NRW，可表示所選定子區域內是否存在漏失；如果選定子區域的NRW與漏失定位前DMA的NRW數值相近，則說明所選定子區域內存在漏失；否則，漏失位于另一個子區域內；

6)更新當前階段k的管段標記，將判定不存在漏失的子區域內管段標記為無漏失管段，即x^k＝0，以縮小漏失區域；

7)判斷DMA中是否有閥門操作可以進一步縮小漏失區域，若有，則回到步驟3)進行下一階段的漏失定位，即k＝k+1；否則說明已找到最小漏失區域，則停止漏失定位過程；

8)根據漏失定位結果，派遣工作人員至所定位的漏失區域內精確查找漏點位置，并修復所查找到的漏點。