[发明专利]一种基于阀门操作和在线用水计量的供水管网漏失高效定位方法

说明书

本发明属于市政工程和城市供水管网领域，特别涉及到一种基于阀门操作和在线用水计量的供水管网中漏失高效定位方法。本发明提出一种基于阀门操作和在线用水计量的供水管网漏失高效定位方法，实现供水管网DMA中漏失的高效准确定位。本发明方法分多阶段实施以逐步缩小漏失区域，在每个实施阶段首先利用优化的阀门操作策略将DMA管网分为两个子区域，然后通过基于智能水表的在线水平衡分析识别包含漏失的子区域，据此缩小漏失区域。本发明通过建立最小化目标函数并结合图论方法确定优化的阀门操作策略，以最少的阀门操作次数确定最小的漏失区域。相对于传统的人工听漏等方法，本发明方法可显著提高漏失定位效率，确保漏失定位准确性，且易于实施。

技术领域

本发明涉及市政工程和城市供水管网领域，具体涉及一种基于阀门操作和在线用水计量的供水管网漏失高效定位方法。

背景技术

漏失是我国城镇供水管网运行中普遍存在的问题之一。根据《城市供水统计年鉴(2017)》的调查统计，我国主要省市的漏失水量大致占供水量的8％-50％，部分地区的漏失情况相当严重。管网漏失不仅严重浪费了水资源和能源，同时也会引起饮用水安全隐患。因此，供水管网的漏失检测定位一直是供水企业的重要任务之一，对于节约水资源和保障供水安全具有重要意义。供水企业通常采用专业探漏设备来查找漏失，如听漏棒、漏失噪声相关仪、探地雷达等。但是这类设备方法普遍存在成本高、工作量大、效率低的问题，只适用于小范围的漏失精确定位。考虑设备探漏方法的这种特点，一种经济有效的漏失定位实施策略是先通过其他漏失定位方法缩小漏失区域，然后采用设备检测的方法在所确定的漏失区域内进行漏失精确定位。

近年来，随着智能管网技术的快速发展，智能设备已在供水管网中广泛应用，比如智能水表、远控阀门等。其中，智能水表可以实时采集、存储和传输终端用户的水量数据，实现了对管网中用户用水量的在线准确计量。这种基于智能水表的在线用水计量方式可以实现在线水平衡分析，为开发高效漏失定位方法提供了新的机遇。基于此，设计开发高效准确的漏失定位方法以尽量缩小需探测的漏失区域，可以弥补现有漏失定位方法的不足，有效提高漏失定位效率，从而减少供水管网漏失。

国际水协(IWA)推荐采用区域独立计量(DMA)方法进行漏失监测定位，即通过将复杂供水管网划分为相对较小的多个DMA，并独立计量各DMA的流量变化以判断其是否存在漏失。一般来说，当一个DMA的最小夜间流量出现明显异常时(如数值超过设定阈值)，说明该DMA中产生了新的漏失。然而，该方法只能识别漏失范围至DMA水平(通常包含几十公里范围)，而不能准确确定DMA中漏失位置。为进一步缩小漏失区域以便于应用设备方法进行精确定位，供水领域的学者和工程师们开发了水力模拟、优化求解、数据分析等多种方法。这类方法在理论上可以有效缩小漏失区域，然而在实际应用中尚存在一些明显问题。一方面，这类方法通常需要建立高精度的水力模型或获取大量准确的实测数据，并且需要专业技术人员进行应用，对供水企业要求过高，因而实用性较差。另一方面，这类方法一般只能定位到可疑的漏失区域(范围相对较大且分散)，准确度难以保证。因此，仍需进一步开发实用高效准确的漏失定位方法。

发明内容

针对上述所提出的漏失定位方法实用性和准确度不足的问题，本发明提出一种基于阀门操作和在线用水计量的供水管网漏失高效定位方法，该方法能够准确高效地确定DMA中的漏失区域，且易于实施。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于阀门操作和在线用水计量的供水管网漏失高效定位方法，通过优化DMA中现存阀门的关阀策略将其划分为两个子区域，并基于智能水表的在线水平衡分析来判别漏失位于哪个子区域内，由此缩小漏失区域；重复实施这种阀门操作和水平衡分析相结合的策略(即持续进行多个阶段)，不断缩小所识别到的漏失区域，直至没有阀门操作可以进一步缩小漏失区域为止。

上述技术方案中，进一步地，所述的定位方法具体包括以下步骤：