[发明专利]一种供水管网爆管漏失初定位的方法

说明书

本发明公开了一种供水管网爆管漏失初定位的方法。该方法首先基于谱聚类进行供水管网分区；然后运用CUSUM算法判断压力监测点的压力是否存在异常变化，最后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。本发明不需要重复划分压力监测点相关区域，可以减少漏失定位时间，实现快速、灵活的漏失初定位。

技术领域

本发明属于城市供水领域，具体是一种供水管网爆管漏失初定位的方法。

背景技术

城市供水管网错综复杂、覆盖面积庞大，一旦发生漏失，并不能有效快速的检测到漏失的发生位置。虽然有些水司开展了DMA分区，但由于DMA分区面积仍然不小，如果通过夜间最小流量法判断存在漏失问题，再通过传统的听漏法检测管道上的漏失点，工作量巨大，效率低下。为此，需要尽量缩小漏失发生检测区域，从而提高漏失检测效率，减少工作量。

发明内容

针对供水爆管漏失检测定位难问题，本发明提出一种供水管网爆管漏失初定位的方法，以实现快速、灵活的漏失初定位。

本发明基于谱聚类的管网分区，结合压力异常变化确定爆管大致区域，实现初定位。为达到以上目的，本发明采取以下步骤：

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，即灵敏度系数矩阵，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可得所有边的权重和，即为度矩阵D:

所有边的权重和可以用点集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，x和j为矩阵i行和j列，k₁为特征矩阵特征向量数。

(7)对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。