[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

说明书

本公开是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，包括：漏损数据的采集和传输；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；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。本公开将漏损信号处理技术、线性预测技术、启发式搜索定位技术相结合，能够较为准确的识别出供水管网的漏损事故，并进行高精度的漏损点定位。该方法计算效率高、实用性强，适合在大规模复杂管网中使用。本公开扩展了现有的管网漏损识别与定位方法的研究内容，为自来水公司做出科学合理的决策提供依据。

技术领域

本公开涉及城市供水管网漏损检测技术领域，具体涉及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。

背景技术

随着全球气候变化的影响，以及我国城镇化的加速推进和高耗水工业的发展，我国面临越发严峻的水资源问题的挑战，主要表现为水资源人均占有量少、时空分布不均衡、水资源配置难度大这三个方面。我国水资源总量约2.8万亿m³，按2015年我国总人口核算，人均水资源占有量只有 2034m³，仅为世界人均水资源占有量的1/4。供水管网是社会发展的重要基础设施之一，是保障各项生产活动正常进行的重要基础。然而，我国许多城市的供水管网由于腐蚀、老化、变形等原因不断地发生漏损，造成水资源的大量损失。根据住房与城乡建设部《中国城市建设统计年鉴》中的供水统计数据显示，2016年全国城市供水管网的平均漏损率为15.3％，造成的漏损水量为78亿m³。同时，《水污染防治行动计划》中也提出：“着力节约保护水资源，加强城镇节约用水。到2017年，全国城市供水管网漏损率控制在12％以内；到2020年，控制在10％以内”。因此，降低我国城市供水管网漏损率，提高漏损控制管理水平已刻不容缓。

开展漏损控制研究的首要任务是进行泄漏识别与定位，主要技术可以分为以下3类：1)传统检测技术，如被动捡漏法、区域装表法等；2)基于水力学模型的方法，如负压波法、实时瞬态模型法等；3)新兴探漏技术，如地表雷达捡漏、振动声学捡漏、光纤传感捡漏等。然而，由于实际供水管网拓扑结构复杂，漏损信号容易受到干扰噪声的影响，使目前已有的管道漏损检测方法在实际应用中受限，漏损识别准确率较低。尤其是在检测现场存在多种固定干扰噪声、漏损流量较小或者管网结构复杂、管线信息未知的情况下，漏损识别误报率较高。同时，目前已有的检测方法未充分考虑管网拓扑结构的多样性和复杂性，造成漏损定位精度低，计算负荷高，浪费了有限的计算资源。

中国专利CN109555979B公布了一种供水管网漏损监测方法，该技术方法利用深度神经网络模型和局部搜索定位模型进行漏损检测，但该技术方法的计算负荷高，搜索过程属于试探法的一种，搜索效率低下，不适合在大规模复杂管网中使用。

发明内容

有鉴于此，本公开为了解决现有技术的不足，立足于我国城市供水管网现状和未来发展趋势，将漏损信号处理技术、线性预测技术、启发式搜索技术相结合，用于城市管网漏损检测，建立有效的供水管网漏损检测技术方法，提供了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，以提高供水管网漏损识别与定位的准确率和可靠性，降低计算负荷，以便日常管理者能够及时发现管网漏损并及时维修，减少经济损失，辅助自来水公司做出科学合理的决策。

为达到上述目的，本公开提供了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，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。

上述方案中，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：