[发明专利]一种城市供水管网的漏损估计方法

说明书

本发明公开了一种城市供水管网系统的漏损估计方法。由于城市供水管网系统日益复杂，当前的管网漏损检测技术无法对供水漏损现象进行及时准确地估计及定位。由于各种因素，漏损检测数据在传输过程中常常存在着测量衰减和非线性干扰的现象，这都会严重影响城市供水管网漏损估计的准确性。本发明利用分布式估计方法进行城市供水管网系统的漏损估计，基于随机稳定性和扰动抑制性能分析结果设计分布式状态估计器，并通过凸优化工具求解分布式状态估计器。利用本发明方法，可以对城市供水管网的漏损情况进行及时有效地估计，满足现代城市供水管网系统漏损检测和估计的实际需求。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，通过传感器网络对城市供水管网进行实时监测，其中涉及了城市供水管网的漏损估计、相应的分布式状态估计器的设计。本发明方法可用于现代城市供水行业。

背景技术

城市供水系统是一座城市的基础设施，它关系着城市居民的日常生活，并对促进社会生产、经济发展以及提高人民生活水平起着举足轻重的作用。随着社会的高速发展，我国城市供水管网日益复杂，但是由于城市供水管网系统存在着管材质量、地势沉降和荷载、水压过高以及管道腐蚀的问题，造成了我国城市供水系统漏损问题严重。

随着我国城市建设的快速发展，城市人口日益增多，对提高供水系统可靠性的要求也日益严格。但是，由于我国城市供水系统存在供水量不足、水源污染严重以及管网布局不合理的现象，使得城市供水远达不到需求，尤其是供水管网的漏损率高导致水资源浪费,严重的漏损问题甚至引起地面塌陷和局部内涝,给交通和生命财产安全造成威胁,所以解决城市供水管网漏损严重的问题已刻不容缓。此外，在我国可利用水资源匮乏、城市供水量不足和供水管网异常复杂的严峻背景下，如何充分利用现有技术，研究出适合我国城市供水管网漏损现象的检测与估计方法，把漏损现象降到最低水平，具有重大的经济效益。

目前，国内外已经提出了多种供水管网漏损检测方法，比如相关分析检漏法、音听检漏法、区域普查法、雷达测漏法，但是由于城市供水管网系统日益复杂、城市供水量增大，使得当前的管网漏损检测技术面临严峻挑战，无法对供水漏损现象进行及时准确的检测及定位，从而导致了水资源的大量浪费。另一方面，由于检测传感器器件布置在地下、无线传输信道的带宽有限，在漏损现象的检测传输过程中常常存在着测量衰减现象，而且测量衰减现象通常表现出较强的随机特性。同时，在传感器测量过程中还存在着大量的非线性干扰，这些现象都会严重影响漏损估计的性能。因此，需要一种新方法，对城市供水管网的漏损情况进行准确估计。

发明内容

本发明针对目前我国城市供水管网系统无法进行及时准确地漏损估计的问题，提出了一种基于传感器网络的城市供水管网漏损分布式估计方法。

本发明采用基于无线传感器网络的分布式状态估计方法，通过随机稳定性与扰动抑制性能分析和凸优化方法求解分布式状态估计器，进行城市供水管网系统的漏损估计。利用本发明方法，可以对城市供水管网的漏损情况进行及时有效地估计，满足现代城市供水管网系统漏损检测和估计的实际需求。

本发明方法的具体步骤是：

步骤一、建立基于传感器网络的城市供水管网系统拓扑结构。