[發明專利]一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法

有效

• 申請號: 202110829573.5
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113586969B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 徐哲;車斌斌;倪紅霞;涂正沁;陳暉;何必仕;陳軍松;徐兵
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;浙江正泰中自控制工程有限公司
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06;G06F30/18;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1、對所關注區塊管網進行壓力監測點布陣

對所關注區塊的局部管網部署智能壓力計監測點，相鄰監測點間距1km；所述智能壓力計的采樣頻率為0.1Hz～0.033Hz，采樣精度1級；

從水司SCADA中獲取監測點10km范圍內的泵站啟停泵機實時數據和5km范圍內的大用戶遠傳大表實時數據，這兩項實時數據的采樣頻率為分鐘級；

步驟2、建立所關注區塊管網的穩態和瞬態水力模型

(1)穩態水力模型建立：利用GIS圖建立區塊供水管網基本結構，設置管道和節點基本信息；

(2)瞬態水力模型建立：在穩態水力模型基礎上利用瞬態水力仿真軟件建立瞬態模型，并進行瞬態模型參數設置；

通過穩態水力模型模擬，獲得停泵或大用戶進水時的穩態壓降；

通過瞬態水力模型模擬，獲得停泵或大用戶進水時的瞬態壓降；

準瞬態壓力信號下的壓降介于穩態壓降和瞬態壓降之間；

步驟3、根據實測數據，計算各監測點判異閾值

在線檢測一段時間后，平臺數據庫存儲各監測點所采集的壓力數據，預處理剔除異常數據；

對每個監測點，計算每分鐘的升降波動值，即一分鐘內采樣數據的最大值和最小值的差值，降壓差值為負，升壓差值為正，得到分鐘級波動值；

統計每個監測點的分鐘級波動值序列，得到平均值u_i和標準差σ_i；通過平均值u_i和標準差σ_i確定第i監測點的判異閾值；

步驟4、根據運行數據，建立干擾信號庫

結合步驟2得到的穩態和瞬態水力模型，利用步驟3各監測點所采集的壓力數據以及從水司SCADA中收集同期相關泵站啟停泵機、大用戶實時水量數據，分別模擬泵站停泵、大用戶進水擾動情形，得到各監測點的瞬態壓降和穩態壓降；

當泵站或大用戶鄰近監測點i在j時刻穩態壓降超過判異閾值時，視為受到干擾；

收集、整理發生時刻j、干擾源、干擾量、受擾監測點、最大壓降△PMAX_ij和最小壓降△PMIN_ij，建立干擾信號庫；

步驟5、建立擾動消息發送機制

干擾源動作時，向相關鄰近測點主動發送信息；

云平臺通過監視水司SCADA中相關泵站啟停泵機、大用戶實時水量數據，及時發現干擾源動作，包括動作發生時刻、干擾源、干擾量；

在干擾信號庫中檢索相同干擾源、相近干擾量的歷史記錄，根據該記錄向相關鄰近監測點m主動發送信息，包括最大壓降和最小壓降；

步驟6、實際偵測應用

實際應用中，各監測點智能壓力計按0.1Hz～0.033Hz頻率采集壓力信號，除定時上傳云平臺外，定期監測壓力波動值，超判異閾值預警處理。

2.根據權利要求1所述的一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法，其特征在于：在穩態水力模型建立后利用區塊內需水節點用水量和壓力的歷史數據進行穩態水力模型校核。

3.根據權利要求1所述的一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法，其特征在于：在瞬態水力模型建立后，利用啟停泵、大用戶進水或專門爆管模擬試驗的實測和模擬數據檢驗、校正瞬態水力模型。

4.根據權利要求1所述的一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法，其特征在于：干擾信號庫需要定期更新，以符合所關注區塊管網干擾源的變化。

5.根據權利要求1所述的一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法，其特征在于：將泵機、進水閥控制器和智能壓力計通過MCU組網，直接傳送動作消息。

6.根據權利要求1所述的一種基于準瞬態壓力信號的爆管偵測方法，其特征在于：步驟6具體包括：

步驟6.1智能壓力計每分鐘定期計算壓力波動值△P_ik并過濾壓力突升后的突發壓降，其中k為當前時刻；

步驟6.2按下式判斷突發壓降超限狀況；若滿足，則情況正常，返回步驟6.1繼續監測；否則，預警，到步驟6.3；

式中，η_ik為當前k時刻、當前監測點i是否收到干擾動作消息，η_ik＝1表示收到擾動消息，η_ik＝0表示無擾動消息，ΔP_MAX_in為監測點i收到干擾動作消息中的歷史n時刻最大壓降；

步驟6.3通過MCU組網直接聯絡1km范圍內的鄰近監測點，若有2個以上監測點同時預警，進入步驟6.4；否則，返回步驟6.1繼續監測；

步驟6.4向平臺或用戶終端直接發出報警信息；平臺接收到報警信號后，顯示所有報警監測點位置及突發壓降值，并按重力法近似定位爆管點。