[发明专利]城市供水管网漏失监测点优化布设方法

权利要求书

1.一种管网漏失监测点优化布设方法，其特征在于：利用管网地理信息系统(GIS)平台，结合漏失记录仪布设原则，应用网络可达分析方法进行管网漏失监测优化布设。

2.根据权利要求1所述的管网地理信息系统(GIS)，其特征在于包涵以管网为路径和以可安置漏失记录仪的水工设施(检查井、消火栓、排气门、阀门和闸门)为节点的网络等信息。

3.根据权利要求1所述的漏失记录仪布设原则，其特征在于对于直径是75mm～200mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于直径是75mm～200mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于直径是200～400mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于直径是200～400mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在60m左右；对于直径大于400mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在60m～100m之间；对于直径大于400mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在30m左右。漏失记录仪应布设在管道附属构筑物上，附属构筑物指的是检查井、消防栓、排气门、阀门、闸门等中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的网络可达性分析方法，其特征在于，根据如下步骤进行操作：

i.针对需要监测的目标区域管网范围，以GIS为平台，提取管网管线及其附属设施的矢量图。其中，管网附属设施包括检查井、消防栓、排气门、阀门、闸门等中的任意一种。

ii.构建管网网络拓扑关系，生成以管网为路径和以水工设施为节点的网络连通图。网络连通图包括图形数据和属性数据，管线代表网络路径，附属设施代表网络节点。

iii.计算每个路径的连通成本系数与连通成本。其中，连通成本系数为不同管网路径上漏失噪声信号传播的阻尼特征。按照如下方法计算而得：根据权利3所述的漏失记录仪布设原则，以直径是75mm～200mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材为基准对象，漏失记录仪在该特征管材上的最大有效布设距离在200m为连通成本的阻尼特征，其对应的连通成本系数设为1。连通成本为不同管网路径上漏失噪声信号传播的距离。按照如下方法计算而得：每条路径的物理长度和其对应的连通成本系数之积。

iv.进行网络参数设置，建立网络拓扑关系。其中，网络参数包括“连通成本标准”、“连通成本”、“连通成本系数”。其中，“连通成本标准”基于漏失记录仪布设原则，如直径是75mm～200mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于直径是75mm～200mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于直径是200～400mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于直径是200～400mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在60m左右；对于直径大于400mm的铸铁管、球墨铸铁管和不锈钢管材，漏失记录仪布设距离在60m～100m之间；对于直径大于400mm的预应力管，漏失记录仪布设距离在30m左右。“连通成本”和“连通成本系数”如权利3-iii所述计算方法获得。

v.进行网络可达性分析。具体方法如下：随机选取任何一个网络节点作为第一个漏失记录仪的布设点，以该节点为第一级布设初始点(漏失记录仪布设的初始点)，进行网络可达性分析。根据漏失监测仪布设原则所表达的路径连通成本(cost)，计算距离初始点连通成本为200的可达范围，在这个可达范围内，确定距离初始点最远的节点为为基于第一级初始节点的漏失记录仪最优布设点；进一步分别以上述方法获得的最优布设点为第二级初始点，重复上述重复计算过程，从而获得基于第二级初始节点的漏失记录仪最优布设点下一批最优的漏失记录仪布设节点位置。按照上述方法重复进行计算，直至覆盖所有需要进行漏失监测的管网区域范围。“覆盖所有区域”的定量判断依据任何连通成本cost为200的管段路径上都至少有2个节点来安装漏失监测仪。

5.根据权利要求1和4所述的网络可达性分析方法，其特征在于：根据网络结构图，随机选取任何一个网络节点作为初始布设节点，开始计算和寻找距离该节点，连通成本为200以内的最远可达节点，该最远可达节点即为最优化的漏失记录仪布设点。再以新确定的节点为初始点，开始新的搜索，以此反复，直到完成管网区域的节点筛选。