[发明专利]服务于供水管网爆管监测的测压点优化布置方法

说明书

本发明公开了服务于供水管网爆管监测的测压点优化布置方法，包括以下步骤：(1)选择一个基准工况，基于监测数据计算各节点的压力值；(2)建立爆管模型，在各管段中间依次添加虚节点，采用射流模式模拟爆管，输入射流系数C值，依次计算各管段爆管后对应节点的压力值；(3)计算压力变化值，得到压力变化矩阵，将所述压力变化矩阵与爆管阈值作比较得到0‑1爆管判断矩阵，对0‑1爆管判断矩阵按列降序进行排序得到降序矩阵；(4)按照设定原则对降序矩阵从大到小进行检索，如满足条件则置为新增的压力监测点；(5)当搜索到监测点只能监测到一个新增爆管管段后，终止计算，输出压力监测点ID，否则返回(4)继续计算，搜索新监测点。

技术领域

本发明属于城市供水管网监测技术领域，特别涉及服务于供水管网爆管监测的测压点优化布置方法。

背景技术

供水管网监测点布置是指在供水管网中安装一定数量的压力、流量传感器，用于管网模型率定、运行工况检测、压力管理、漏损控制、爆管监测预警等作用。

目前关于供水管网压力监测点优化布置主要包括模糊聚类和灵敏度分析两类，都是适用于正常工况下管网状态监测的监测点优化布置技术，也有研究者提出了新的优化方法，例如公开号为CN 106870955A的专利文献公开了一种服务于供水管网节点需水量反演的监测点优化布置方法。在改进传统的压力灵敏度矩阵、融合最新的节点需水量反演算法后，建立了服务于节点需水量反演的监测点布置方法。主要步骤如下：(1)选择一个基准工况进行管网平差，得到节点压力与管段流量，获取压力灵敏度矩阵，创建压力影响系数矩阵；(2)以既有监测点的监测值，反演节点需水量，平差获取节点压力与管段流量，创建误差矩阵；(3)将压力影响系数矩阵与压力误差矩阵相乘，将乘积最大元素对应的节点设置为新的压力监测点，将流量误差矩阵最大元素对应的管段设置为新的流量监测点；(4)当监测点数目达到上限时终止迭代，否则返回步骤(2)继续计算，增加监测点。

但是上述方法都没有给出一种结合爆管数据提出的适用于监测供水管网爆管的监测点布置方法。管网爆管监测与判断是一种以SCADA监测数据为基础统计分析判断管网爆管与否的方法，其判断准确度不仅与由历史统计数据所确定的爆管阈值相关也与供水管网实时运行工况相关。供水管网爆管监测对于了解管网中的异常事故以及所造成的后果，进而进行优化调度、爆管漏损控制等具有重要作用。

发明内容

本发明提供了服务于供水管网爆管监测的测压点优化布置方法，通过启发式算法用于搜寻供水管网压力布置监测点，实现更准确的监测供水管网爆管。

服务于供水管网爆管监测的测压点优化布置方法，包括以下步骤：

(1)选择一个基准工况，基于监测数据计算各节点的压力值H_j；

(2)建立爆管模型，在各管段中间依次添加虚节点，采用射流模式模拟爆管，输入射流系数C值，依次计算各管段爆管后对应节点的压力值H＇_i,j；

(3)根据步骤(1)和(2)的压力值，计算各节点在不同管段爆管后的压力变化值，得到压力变化矩阵，将所述压力变化矩阵与由历史统计数据分析得出的爆管阈值作比较得到0-1爆管判断矩阵，并按照矩阵每列1的数量对0-1爆管判断矩阵按列降序进行排序得到降序矩阵；

(4)按照设定原则对步骤(3)得到的降序矩阵从大到小进行检索，如满足条件则置为新增的压力监测点；

(5)当搜索到监测点只能监测到一个新增爆管管段后，终止计算，输出压力监测点ID，否则返回(4)继续计算，搜索新监测点。

由于非射流出流流量与节点压力无关，不符合实际，射流模式更符合实际运行工况，因此为了提高计算准确性，优选的，步骤(2)中，采用EPANET中射流模式模拟爆管，建立射流系数C与各管段爆管面积相关关系，对虚节点设定C值，计算爆管后各节点压力。