[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

本發明屬于市政工程和城市供水管網領域，特別涉及到一種基于閥門操作和在線用水計量的供水管網中漏失高效定位方法。本發明提出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，實現供水管網DMA中漏失的高效準確定位。本發明方法分多階段實施以逐步縮小漏失區域，在每個實施階段首先利用優化的閥門操作策略將DMA管網分為兩個子區域，然后通過基于智能水表的在線水平衡分析識別包含漏失的子區域，據此縮小漏失區域。本發明通過建立最小化目標函數并結合圖論方法確定優化的閥門操作策略，以最少的閥門操作次數確定最小的漏失區域。相對于傳統的人工聽漏等方法，本發明方法可顯著提高漏失定位效率，確保漏失定位準確性，且易于實施。

技術領域

本發明涉及市政工程和城市供水管網領域，具體涉及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。

背景技術

漏失是我國城鎮供水管網運行中普遍存在的問題之一。根據《城市供水統計年鑒(2017)》的調查統計，我國主要省市的漏失水量大致占供水量的8％-50％，部分地區的漏失情況相當嚴重。管網漏失不僅嚴重浪費了水資源和能源，同時也會引起飲用水安全隱患。因此，供水管網的漏失檢測定位一直是供水企業的重要任務之一，對于節約水資源和保障供水安全具有重要意義。供水企業通常采用專業探漏設備來查找漏失，如聽漏棒、漏失噪聲相關儀、探地雷達等。但是這類設備方法普遍存在成本高、工作量大、效率低的問題，只適用于小范圍的漏失精確定位。考慮設備探漏方法的這種特點，一種經濟有效的漏失定位實施策略是先通過其他漏失定位方法縮小漏失區域，然后采用設備檢測的方法在所確定的漏失區域內進行漏失精確定位。

近年來，隨著智能管網技術的快速發展，智能設備已在供水管網中廣泛應用，比如智能水表、遠控閥門等。其中，智能水表可以實時采集、存儲和傳輸終端用戶的水量數據，實現了對管網中用戶用水量的在線準確計量。這種基于智能水表的在線用水計量方式可以實現在線水平衡分析，為開發高效漏失定位方法提供了新的機遇。基于此，設計開發高效準確的漏失定位方法以盡量縮小需探測的漏失區域，可以彌補現有漏失定位方法的不足，有效提高漏失定位效率，從而減少供水管網漏失。

國際水協(IWA)推薦采用區域獨立計量(DMA)方法進行漏失監測定位，即通過將復雜供水管網劃分為相對較小的多個DMA，并獨立計量各DMA的流量變化以判斷其是否存在漏失。一般來說，當一個DMA的最小夜間流量出現明顯異常時(如數值超過設定閾值)，說明該DMA中產生了新的漏失。然而，該方法只能識別漏失范圍至DMA水平(通常包含幾十公里范圍)，而不能準確確定DMA中漏失位置。為進一步縮小漏失區域以便于應用設備方法進行精確定位，供水領域的學者和工程師們開發了水力模擬、優化求解、數據分析等多種方法。這類方法在理論上可以有效縮小漏失區域，然而在實際應用中尚存在一些明顯問題。一方面，這類方法通常需要建立高精度的水力模型或獲取大量準確的實測數據，并且需要專業技術人員進行應用，對供水企業要求過高，因而實用性較差。另一方面，這類方法一般只能定位到可疑的漏失區域(范圍相對較大且分散)，準確度難以保證。因此，仍需進一步開發實用高效準確的漏失定位方法。

發明內容

針對上述所提出的漏失定位方法實用性和準確度不足的問題，本發明提出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，該方法能夠準確高效地確定DMA中的漏失區域，且易于實施。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

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，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(即持續進行多個階段)，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。

上述技術方案中，進一步地，所述的定位方法具體包括以下步驟：