[发明专利]一种城市天然气管网泄漏的故障定位检测方法

权利要求书

1.一种城市天然气管网泄漏的故障定位检测方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：获取天然气管网的地理位置信息和管网属性数据，提取所述管网属性数据中各节点运行的压力数据和流量数据，并将各节点运行的压力数据和流量数据集成检测集；

S2：根据统计学中的结构风险最小原理构建支撑向量机，并确定支撑向量机的核函数参数；

S3：提取检测集中各节点的特征向量，并将特征向量输入支撑向量机中；

S4：利用支撑向量机的分类功能对特征向量进行分类检测；

S5：根据地理位置信息和分类检测结果输出天然气管网泄漏的故障定位信息。

2.根据权利要求1所述的一种城市天然气管网泄漏的故障定位检测方法，其特征是：所述支撑向量机的分类检测具体步骤为：

设定检测集为：x_i∈Rⁿ,y_i∈{-1,1},i＝1,…,l；核函数为k(x_i,y_i)，k对应某特征空间Z中的内积，即大于

变换x→Z，将检测样本从输入空间映射到特征空间；

设计基于SVM的二分类器，在Z中寻找一定意义下的最优分类面

当检测集在Z中线性可分时，使分类间隔最大，即求解：

当样本集中在Z中线性不可分时，使分类间隔和分类错误达到某种折中，即求解：

其中，ξ_i是松驰变量，ξ_i≥0，C为正则化参数；

根据(1)和(2)，求解其对偶问题：

其中，α＝(a₁,a₂,…,a_l)^T，α_i是式(1)中不等式约束对应的拉格朗日乘积因子；Hessian矩阵Q是半正定的：

求解上述规划问题，得到一个二分类器：

其中，y(x)＝sign(u(x))；若a_i＝0，检测样本x_i称为非支撑向量；若a_i＞0，检测样本x_i称为支撑向量；若a_i＝C，检测样本x_i称为有界支撑向量；若0＜a_i＜C，检测样本x_i称为非有界支撑向量。

3.根据权利要求2所述的一种城市天然气管网泄漏的故障定位检测方法，其特征是：所述核函数为径向基核函数：

K(x_i,x_j)＝exp{-γ||x_i-x_j||²} 式(5)

其中，x_i、x_j分别表示两个检测矢量,γ表示径向基的宽度；由于该核函数是负指数函数,因此其指数值不可以太大,否则核函数对指数的变化不敏感；为此，令：

E(γ||x_i-x_j||²＝1，可取γ＝1/E(||x_i-x_j||²；

其中，E表示数学期望。

4.根据权利要求3所述的一种城市天然气管网泄漏的故障定位检测方法，其特征是：所述正则化参数C和径向基核函数的宽度参数γ采用交叉有效验证方法进行确定。