[发明专利]一种城市供水管网半监督条件下泄漏监测传感器布局优化方法

权利要求书

1.一种城市供水管网半监督条件下泄漏监测传感器布局优化方法，其特征在于，包括：

步骤一、模拟计算城市供水管网中节点的压力变化；

步骤二、根据所述压力变化通过模糊C均值聚类对所述城市供水管网进行区域划分；

步骤三、在所述区域中通过半监督联合互信息选择代表性节点，并且在所述代表性节点放置所述监测传感器；

在所述步骤一中通过改变所述城市供水管网中节点需水量模拟计算压力变化，具体包括：

确定异常压力的矩阵为

压力变化的矩阵为

其中，代表供水管网中第t个节点以j等级泄漏时第i个节点的压力，泄漏等级从0到k，并且0代表该节点未发生泄漏，k代表该节点处的最大泄漏；各节点无泄漏时的正常压力为

在所述步骤二中，根据所述压力变化的矩阵标记泄漏所在位置，得到位置矩阵为

通过模糊C均值聚类方法对G的前s列进行聚类，每列被分配到c个聚类中心中，将所述城市供水管网划分为c个区域；

在所述步骤三中，通过半监督联合互信息选择代表性节点具体包括如下步骤：

步骤1、将所述区域中的部分模拟节点标签随机删除并制作替代标签；随机删除75％的节点标签；

步骤2、制作替代标签后将位置矩阵G重新表示为

G'＝{G′₁,G′₂,...,G′_c}＝{△P₁∪Y',△P₂∪Y',...,△P_c∪Y'}；

步骤3、对重新表示的矩阵G'的每一组，使用联合互信息准则选出各组中具有最小冗余度和最大相关性特征，将其对应的节点组合构成所述代表性节点。

2.如权利要求1所述的城市供水管网半监督条件下泄漏监测传感器布局优化方法，其特征在于，还包括：

步骤四、对安装监测传感器位置采用平均拓扑距离进行结果评估，预测实际泄漏位置；

其中，评估计算方法如下：

其中，n_c表示管网中的节点数，N_i,j代表节点i被认为是节点j的次数，D_i,j为节点i与节点j之间的拓扑距离；j的取值范围从1到n_c；i的取值范围从1到n_c。

3.如权利要求1所述的城市供水管网半监督条件下泄漏监测传感器布局优化方法，其特征在于，还包括：

步骤四、对安装监测传感器位置采用均方根误差进行结果评估，预测实际泄漏位置；

其中，评估计算方法如下：

其中，n_c表示管网中的节点数，N_i,j代表节点i被认为是节点j的次数，D_i,j为节点i与节点j之间的拓扑距离；j的取值范围从1到n_c；i的取值范围从1到n_c。