[发明专利]一种基于准瞬态压力信号的爆管侦测方法

说明书

本发明涉及一种基于准瞬态压力信号的爆管侦测方法。本发明采用常规压力计在线检测所关注区块管网水压，借助稳态、瞬态水力模型模拟分析常见启停泵和大用户进水干扰，提出一种基于准瞬态压力信号的爆管侦测方法。本发明能较好保证爆管侦测的灵敏性和准确性。同时，降低智能压力计采样频率、时钟同步及前端计算等要求，降低功耗，提高现场实时处理能力。

技术领域

本发明涉及供水管网漏损检测领域，具体是一种基于准瞬态压力信号的爆管侦测方法。

背景技术

城市供水管网由于管材老化或者遭受车辆重压等原因，会发生漏损，如果漏损没有及时被发现，往往裂口会扩大，恶化成爆管。管网爆管会严重影响企业或居民正常用水，造成水资源的浪费和停工停产经济损失，甚至因爆管造成水质二次污染而危害公众健康。因此，及时、准确的爆管侦测方法具有十分重要的现实意义。

现有的爆管侦测方法大多基于稳态压力信号，由于其采样频率较低，对小规模爆管很不灵敏^[1][2]。基于瞬态压力信号的泄漏侦测，在长距离输水管已经广泛应用，但在城市供水管网应用很少。尽管基于瞬态压力信号的侦测方法灵敏度高，但由于实际供水管网运行情况复杂，易受到启停泵、大用户开关阀等常规动作干扰而产生误报警。

文献^[3]采用高频率、高精度的压力计阵列在线检测易爆区块市政管网水压，充分利用其高频信号检测能力，通过在背景噪声中检测出负压波瞬态信号，快速准确识别内外源扰动、正常用水和异常爆管，既提高侦测敏感性，又降低误报率,最终克服了文献^[1][2]利用传统SCADA稳态压降信号只能侦测大管径爆管的局限。但是，采用高频率、高精度的智能压力计，一方面功耗较大，不利于电池供电模式下的现场运行；另一方面需要精确测量、比对同源负压波信号，计算量大，不利于智能压力计直接MCU组网处理。

文献^[4]提出的基于极限学习机的城市供水管网爆管预警方法，既忽略了背景噪声，又是利用EPANET软件仿真得到的稳态压力差，其爆管检测有效性不高。

[1]许刚,陈冬雷,吴卓祯,等.大规模供水管网爆管实时报警技术研究[J].中国给水排水,2014,30(21):58-60.

[2]赵丹丹,程伟平,许刚,等.供水管网系统爆管可监控最小管径分析方法研究[J].中国给水排水,2014(23):117-122.

[3]杭州电子科技大学.一种市政管网爆管监测系统及方法:CN202011252582.4[P].2021-02-19.

[4]天津大学.基于极限学习机的城市供水管网爆管预警方法:CN201910776069.6[P].2019-12-13.

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明借助稳态、瞬态水力模型，进行干扰信号分析判断，提出一种基于准瞬态压力信号的爆管侦测方法，旨在降低误报率，提高检测的准确性，同时降低智能压力计采样频率、时钟同步及前端计算等要求，降低功耗，并提高现场处理能力。

本发明包括以下步骤：

步骤1、对所关注区块管网进行压力监测点布阵

对所关注区块的局部管网部署智能压力计监测点，相邻监测点间距1km；所述智能压力计的采样频率为0.1Hz～0.033Hz，采样精度1级；

从水司SCADA中获取监测点10km范围内的泵站启停泵机实时数据和5km范围内的大用户远传大表实时数据，这两项实时数据的采样频率为分钟级。

步骤2、建立所关注区块管网的稳态和瞬态水力模型

(1)稳态水力模型建立：利用GIS图建立区块供水管网基本结构，设置管道和节点基本信息。