[发明专利]一种城市水务系统供水故障检测方法

说明书

本发明公开了一种城市水务系统供水故障的检测方法，包括如下步骤：步骤1、对水务系统模型进行数据采集，并建立城市水务供水系统的网络状态空间切换正系统模型；步骤2、构造水务系统在供水不足的事件触发条件；步骤3、针对切换正系统设计一种事件触发故障检测滤波器，对水务系统供水情况和故障实时监测，保证系统安全运行。本发明方法可以有效地解决城市水务供水系统中水阀、水泵等故障难以及时检测的难题。

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其是涉及一种水务系统阀门和泵站发生故障时的可靠检测方法，可应用于城市水务供排水系统。

背景技术

水资源是一种有限的自然资源。随着城市的快速发展，城市用水需求快速增加，一些城市水资源明显不足。如何合理利用与管理有限的水资源是开源节流、满足城市水需求的关键。城市水资源需求不同于其它区域，城市用水要求水量大、质量高、供水保证率高。城市水务系统管理着整个城市的生产生活供水，为了使城市水资源合理地储存与利用，必须保证城市水务系统供水设备的安全运行。城市水务管网供水系统通常由水源、泵站、供水箱、水管阀门和供水管网等组成，其中，泵站和水管阀门的正常运行对供水尤为重要。由于城市水务管网和水管阀门数量多，且大多数埋于地下不易监测。若出现故障，难以排查，处理不及时可能出现缺水、停水等问题，甚至导致水务系统供水失控。综上，提出一种可靠的城市水务系统故障检测方法以对水务管网系统实时检测具有重要意义。

由于城市水务系统中水管阀门开度、水箱中水的容量都是非负的，这类由非负变量组成的系统用正系统建模更为准确。图1(见说明书附图)给出了某区域的供水系统示意图，其中，用水终端包含小区、商场和写字楼等。考虑到切换系统在多模系统中建模的有效性，用切换系统来描述这类由多个供水子系统组成的水务系统更为合适。正常供水过程中，水阀和泵站可能因元件老化导致故障。滤波器经常被用于检测故障，在故障突发生时能实时发出警报信号，从而及时解决故障。当用水高峰时，管网可能存在水阀开度不足、泵站水压小等问题，从而无法将水供给高层用户。事件触发滤波策略是一种基于事件的实时滤波设计方法。在供水高峰期，采用事件触发策略，可以缓解高层用户供水不足问题。首先将水供给低层用户，暂停高层供水。然后关闭低层用户水阀，给高层用户供水。因此，本专利拟采用切换正系统建模一类水务系统，设计系统基于事件触发机制的故障检测滤波器，对城市水务管网的各个供水子系统进行实时的故障检测，可以保证城市水务系统的正常运行。

发明内容

为解决现有技术的不足，实现对城市水务管网的各个供水子系统进行实时的故障检测的目的，本发明采用如下的技术方案：

一种城市水务系统供水故障检测方法，包括如下步骤：

步骤1、建立城市水务管网系统供水箱储水量的状态空间模型；

步骤2、构造水务供水不足的事件触发控制条件；

步骤3、设计城市水务管网系统中泵站、水阀故障的故障检测滤波器。

进一步地，所述步骤1，首先对城市水务管网系统供水箱储水量的数据进行采集，利用采集的数据建立城市水务系统管网系统供水箱储水量的状态空间模型，形式如下：

x(k+1)＝A_σ(k)x(k)+B_σ(k)ω(k)+E_σ(k)f(k)

y(k)＝C_σ(k)x(k)+D_σ(k)ω(k)+F_σ(k)f(k)