[发明专利]一种结合漏失概率计算与记录仪监测的管网漏失监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管网漏失监测方法，特别是指针对城市供水管网的漏失监测方法。 

背景技术

城市供水管网是城市的“生命线”，其安全稳定运行是保障城市正常动转的前提。然而，我国乃至世界范围内，城市供水管网漏失非常严重，因此，高效的漏失监测方法是迫切需要的。 

目前，应用最为广泛的漏失探测方法是听音检漏法，近年来，国内外一些城市将一种监测管道漏失噪声信号的漏失记录仪用于供水管网的漏失监测。这种记录仪由多台数据记录仪和一台控制器组成，将记录仪布设在管道上，可以捕获并记录管道因漏水而产生的噪音信号，通过利用电脑软件对这些信号进行分析，可以判断记录仪所在区域内是否有漏水发生。 

但这种监测方法没有针对性，费时耗力，效率较低。因此，需要建立合理的漏失概率计算模型，以辅助决策人员制定合理的监测方案，提高检漏效率。 

计算管网漏失概率空间分布的核心问题是选用适当的模型，但传统模型并不能给出明确的、具有物理意义的、多变量的、广泛认可的公式来计算管道的漏失概率。传统模型共有两大类：基于管道老化机制的物理模型、基于历史漏失数据的统计模型。其中，基于老化机制的物理模型需要对特定管道进行长期跟踪，数据的获取比较困难，成本较高；基于历史漏失数据的统计模型需要对漏失影响因子进行筛选，需要对采用的模型公式形式进行确定，而且模型精度不太高。利用模型模拟管网漏失概率的空间分布规律，并结合基于漏失记录仪的听音检漏法对城市供水管网进行监测，可大大提高漏失监测效率，降低人工检漏的工作强度。 

发明内容

本发明针对供水管网漏失监测效率低的问题，以及漏失概率分布传统计算方法成本高、漏失影响因子和模型公式形式选择困难等问题，提供一种漏失概率计算方法，利用遗传编程方法自动挖掘出历史漏失数据所遵循的规律，评价管道漏失概率的空间分布，并结合基于声音信号的漏失记录仪监测方法，有效提高漏失监测效率。 

本发明的技术原理是：将管龄、管径、管长等3个对管道漏失次数具有最重要影响 的关键因子作为自变量，将漏失次数作为因变量，利用遗传编程建立因变量与自变量之间的函数关系。在管网地理信息系统(GIS)平台中，应用所得函数表达式计算所有管段的模拟漏失次数，将管段模拟漏失次数除以该管段管长，可得到模拟漏失密度，该值的大小即反映出管段漏失概率的大小。进一步地，根据模型模拟所得到的漏失概率空间分布结果，利用漏失记录仪对漏失概率高的区域进行重点监测，从而大幅提高漏失监测效率。 

本发明的具体技术方案是： 

1、对于待监测目标区域的供水管网，利用GIS统计管网物理属性数据，收集从进行漏失监测的年份回朔10～30年内的漏失数据。漏失数据包括漏失管段的管道埋设年份至进行漏失监测的年份之间的年数(即管龄)、漏失管段直径(即管径)、漏失管段长度(即管长)和漏失发生次数。为了获得统计显著性，将所有管段数据按照管径和管龄2个因子进行分组，即将具有相同管径和管龄的管段分为一组。然后，在各组内将管段的管长相加得到分组管长之和，将管段的漏失发生次数相加得到分组漏失发生次数之和。 

2、将管径、管龄、分组管长之和作为自变量，将分组漏失发生次数之和作为因变量，根据遗传编程原理设置其参数如表1所示，利用计算机工具开发遗传编程模型，模型将利用参数设置中的运算符和自变量随机生成表达式，并根据表达式的计算值与因变量之间的接近程度来选择表达式(计算值与因变量之间的方差和越小越容易被选中)进行交叉和变异2个遗传操作，当程序进化到一定代数后，即可得到能比较好地描述自变量与因变量之间关系的函数表达式。 

3、利用待监测目标区域供水管网的GIS平台，在管网属性表中添加“漏失次数模拟值”字段，根据各管段的管径、管龄、管长信息，利用上一步得到的函数关系式计算各管段的模拟漏失次数，再将其结果除以该管段的长度，则得到单位长度上的预测漏失次数，亦即管段的漏失密度，将其作为新的字段插入管网属性表。 

4、将所有管段按照“漏失密度”字段进行由大到小排序，然后对所有管段按照此顺序，利用漏失记录仪进行漏失监测与漏失点定位，具体方法如下： 

漏失记录仪布设原则为：对于直径为75mm～200mm的管道，漏失记录仪布设距离在150m～200m之间；对于直径为200mm～400mm的管道，漏失记录仪布设距离在100m～150m之间；对于直径为400mm以上的管道，漏失记录仪布设距离在60m～100m之间。漏失记录仪布设点的确定原则为：优先选择在管道附属构筑物上进行布设， 附属构筑物指的是检查井、消防栓、排气门、阀门、闸门等。