[发明专利]一种供水DMA爆管监测与定位方法

权利要求书

1.一种供水DMA爆管监测与定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1：管网测点压力动态数据分析

1)收集DMA管网数据

收集管网结构数据和历史监测数据，包括供水管网简化模型、压力监测点位置、大用户进水口位置、监测点压力数据、大用户用水流量数据和管网入水口流量数据；

2)压力信号降噪处理

采用小波滤波方法对原始压力信号进行降噪处理；

3)提取压力平稳信号值

a.对数据进行归一化处理；

b.计算归一化处理后的各测点压力信号平均值，大致提取出剔除噪声后的各监测点压力平稳信号曲线；

c.对压力平稳信号曲线进行反归一化，将其重新分配到各测点压力实际所在的信号波动区间内，得出剔除噪声的各测点压力平稳信号值；

步骤2：基于EPANET的信号模拟及有色噪声量化

1)EPANET信号模拟

建立DMA管网EPANET稳态水力模型，以剔除噪声后的各测点压力平稳信号值为参照，调整EPANET中管网拓扑结构的未知节点需水量与管段摩阻系数，对DMA管网模型进行校核；

2)有色噪声分析

对压力平稳信号值与实际值存在设定差异的部分进行排查，确定对应的管网入出口流量变化与测点周围的大用户用水量变化；

3)有色噪声量化

针对附近大用户用水量激增对监测点信号产生的有色噪声，采用在EPANET中设置扩散器系数的方法来模拟大用户用水行为，使测点压力模拟值更接近实际；对于管网入水口流量下降产生的有色噪声，通过调整水库的总水头来改变监测点压力模拟值，使其与测点实测值基本接近，以降低干扰；

步骤3：爆管判断

利用稳态水力模型对监测当日管网状态进行模拟，当出现用水扰动时，将扰动因素附加至水力模型，改进模拟结果；

计算各监测点改进后的压力模拟值与实际值的差值，当差值超过阈值时，则判定该监测点存在异常；

为避免单点故障误报，当异常测点数大于2个，且相邻异常测点间距小于1公里时，则判定为爆管；

步骤4：爆管定位

当判定为爆管时，选取压力模拟值与实际值差值处于前1/3的测点作为强异常测点，进行重心法计算得到爆管定位坐标。

2.根据权利要求1所述的一种供水DMA爆管监测与定位方法，其特征在于：步骤1中的降噪处理具体是对原始压力信号做三层分解，阈值选择规则为启发式软阈值，再通过不同层的噪声对阈值大小进行调节。

3.根据权利要求1所述的一种供水DMA爆管监测与定位方法，其特征在于：步骤3中采用SPC方法对压力变化进行分析判断，阈值设定为(μ±3σ)；其中μ为指定时间段内压力差值ΔP的平均值，σ为标准差。

4.根据权利要求1所述的一种供水DMA爆管监测与定位方法，其特征在于：步骤4中爆管定位坐标(X₀，Y₀)计算如下

其中(X_m，Y_m)为强异常测点对应坐标，ΔP_m为强异常测点的压差。