[发明专利]基于线谱对和三次插值搜索的管网漏损识别与定位方法

权利要求书

1.一种基于线谱对和三次插值搜索的城市供水管网漏损识别与定位方法，其特征在于，该方法包括：

S1：漏损数据的采集和传输；

S2：建立基于线谱对的随机森林漏损识别模型，并利用该随机森林漏损识别模型识别城市供水管网是否发生漏损；

S3：建立基于管网拓扑结构的三次插值搜索漏损定位模型，并利用该漏损定位模型确定城市供水管网发生漏损的位置；

其中，步骤S3中所述建立基于管网拓扑结构的三次插值搜索漏损定位模型，并利用该漏损定位模型确定城市供水管网发生漏损的位置，包括：

步骤S31：建立基于管网拓扑结构的三次插值搜索漏损定位模型；

步骤S32：通过上述基于线谱对的随机森林漏损识别模型识别发生漏损事件时所对应的传感器S_k，该漏损定位模型中的搜索回路确定模块以这些传感器S_″24k为基点，以最短路径在管网图上形成一个搜索回路；

步骤S33：该漏损定位模型中的搜索管线确定模块依次计算上述搜索回路中第n个管道节点的目标函数F_n值，以最小的F_n值所对应的管道节点θ为中心，选取与管道节点θ相连接的管段作为搜索管线；

步骤S34：该漏损定位模型中的三次插值搜索确定模块依据上述搜索管线建立三次插值搜索算法，每段搜索管线的搜索起点为节点a，对应的搜索值为d_a；搜索终点为节点b，对应的搜索值为d_b；搜索结果为节点c，对应的搜索值为d_c；

步骤S35：该漏损定位模型中的三次插值搜索执行模块对上述搜索管线进行三次插值搜索，通过判断节点a的目标函数F_a的导数值F′_a与0的大小及节点b的目标函数F_b的导数值F′_b与0的大小，确定城市供水管网发生漏损的位置。

2.根据权利要求1所述的基于线谱对和三次插值搜索的城市供水管网漏损识别与定位方法，其特征在于，步骤S2中所述建立基于线谱对的随机森林漏损识别模型，并利用该随机森林漏损识别模型识别城市供水管网是否发生漏损，包括：

步骤S21：建立基于线谱对的随机森林漏损识别模型；

步骤S22：该随机森林漏损识别模型接收传感器采集的原始漏损信号S0(t)，对原始漏损信号S0(t)进行预处理得到第一漏损信号S1(t)；

步骤S23：该随机森林漏损识别模型中的低通滤波器对第一漏损信号S1(t)进行低通滤波得到第二漏损信号S2(t)；

步骤S24：该随机森林漏损识别模型中的经验模态分解模块对第二漏损信号S2(t)进行经验模态分解去噪，得到第三漏损信号S3(t)；

步骤S25：该随机森林漏损识别模型中的线性预测器提取第三漏损信号S3(t)中的线谱对，并将其随机分为训练集和测试集；

步骤S26：该随机森林漏损识别模型中的随机森林分类器对上述线谱对进行管道漏损事件识别，输出漏损识别结果。

3.根据权利要求2所述的基于线谱对和三次插值搜索的城市供水管网漏损识别与定位方法，其特征在于，

步骤S22中所述预处理包括消除趋势项和直流分量，用于去除由于采集系统不稳定而造成的测量误差；

步骤S23中所述低通滤波器采用巴特沃斯低通滤波器，用于去除第一漏损信号S1(t)中的频率高于3000Hz的高频干扰成分；

步骤S24中所述经验模态分解去噪用于去除第二漏损信号S2(t)中的随机干扰噪声，保留第二漏损信号S2(t)中的低频成分；

步骤S25中所述线谱对用于表征第三漏损信号S3(t)的频谱特点。

4.根据权利要求1所述的基于线谱对和三次插值搜索的城市供水管网漏损识别与定位方法，其特征在于，步骤S32中所述搜索回路包括管道节点n、管道长度L_i、传感器S_k，n、i、k均为正整数；所述最短路径是指经过传感器S_″24k的搜索回路中的最短周长。