[发明专利]一种供水管网爆管漏失初定位的方法

摘要

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。

主权项

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，x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，如果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；根据选定闭合筛选出区域内的节点，根据所对应的压力监测点筛选灵敏度系数，筛选范围以闭合区域内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。