[发明专利]一种供水管网爆管漏失初定位的方法

权利要求书

1.一种供水管网爆管漏失初定位的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1.基于谱聚类的供水管网分区

(1)计算压力监测点与管网各节点之间的灵敏度系数矩阵；

通过对供水区域建模仿真，模拟每个节点发生一定漏失后，漏失点的压力变化对于管网内的压力监测点的影响；通过压力变化比较计算后，得到灵敏度系数；

其中，K_i为灵敏度系数，i＝1,2,...,I，I代表压力监测点数量，ΔH_i表示第i个压力监测点在管网节点发生漏失时的压力变化量，ΔH_m表示第m个节点发生漏失时压力变化量，m＝1,2,...,N，N为节点总数；根据压力监测点数量以及管网节点总数得到灵敏度系数矩阵M；

(2)根据相似矩阵S，构建邻接矩阵W；

其中，W_ij为管网邻接矩阵，S_ij为管网相似矩阵，δ为方差，x_i、x_j分别为i和j两点；

(3)通过任意两点间权重值ω_ij组成的邻接矩阵W得到所有边的权重和，即为度矩阵D:

所有边的权重和用点集V的子集A表示：

(4)通过度矩阵与邻接矩阵之差得到拉普拉斯矩阵L；

L＝D-W

(5)构建标准化后的拉普拉斯矩阵D^-1/2LD^-1/2；

(6)利用拉普拉斯矩阵性质与Ncut切图法计算得到特征矩阵F，并按行标准化特征向量矩阵，最终组成n×k₁维的特征矩阵F^*；

其中，F_i,j为特征矩阵，i和j为矩阵i行和j列，k₁为特征矩阵特征向量数；

(7)对特征矩阵F^*中的每一行作为一个k₁维的样本，共n个样本，用输入的K-means聚类方法进行聚类，聚类维数为k₂，即得到压力监测点的聚类划分；

(8)取每个压力监测点的邻近监测点，连接形成一个闭合区域，当这个压力监测点在边界附近，则选取边界虚拟测点，形成闭合多边形区域，根据选定的闭合多边形区域筛选出闭合多边形区域内的节点，根据所对应的压力监测点筛选灵敏度系数，筛选范围以闭合多边形区域内的压力监测点的灵敏度系数平均值±0.1之间为筛选条件，得到各个压力监测点的大致划分区域；

(9)将所有压力监测点划分区域进行整合，以重叠部分作为压力监测点的影响区域边界，交叉部分以各点的平均坐标值划分，若两点划分区域之间存在未接触地方，则以各点平均值相对扩大区域；最终，得到整个供水管网压力监测点聚类后的各类划分区域；

步骤2.压力监测点压力异常分析

运用CUSUM算法判断压力异常变化，具体为：

(1)计算压力变化上下限

其中，x_i代表压力观测值，μ为监测值均值，D＝dσ,σ为历史监测值方差；

(2)当或时，判断该压力监测点附近存在异常；反之，该压力监测点处于正常运行，其中，H是CUSUM选定控制线；

步骤3.爆管初定位

根据异常压力监测点，定位其所在类的供水管网分区，初步判定该压力监测点所在区域内存在爆管漏失事件。