[发明专利]一种基于社区发现算法的管网计量分区方法

说明书

本发明公开了一种基于社区发现算法的管网计量分区方法，包括以下步骤，供水管网形式化为管网拓扑图，将供水管网的节点视为拓扑图中顶点，管段视为拓扑图中边；节点聚合，将管网拓扑图的顶点按照一定规则进行聚合形成分区，分区内连接紧密，分区间连接稀疏；分区聚合；将最终结果输出，得到最终分区；本发明充分考虑管网的压力分布，结合各独立计量区域的供水规模确定分区，能真实反映分区的优劣问题。

技术领域

本发明涉及复杂网络、市政工程技术领域，特别是一种基于社区发现算法的管网计量分区方法。

背景技术

近年来，水资源越发短缺，城市供水管网漏损十分严重，管网漏损控制迫在眉睫。随着时间的推移，先前铺设的管网受材质、布局规划、管径大小、外界环境等因素的影响，会发生不同程度的漏损。其中可以通过被动检漏法解决明漏，也就是“爆管”问题。在当管网出现“爆管”的时候，已经发生大量漏损，我们需要在发生明漏之前发现并解决暗漏问题，才能更好地减少水资源浪费、降低漏损率、提高供水率等。

解决暗漏则需要通过相关技术来进行主动检漏，主动检漏法主要包括干管流量分析法、听音检测法、管网计量分区法、夜间最小流量法、压力波检漏法等等。其中，管网计量分区技术由于其改造成本低、控制漏损效果显著、便于用水管理等特点被广泛运用。其按照一定规则划分区域进行独立计量，其工作原理是将供水管网划分为多个区域，利用每个区域间安装地流量计和阀门，分别进行相应区域内的用水量的计量和管网局部压力的调节。

管网计量分区设计是一项十分复杂的工作，目前的管网计量分区方法相关研究成果对管网计量分区设计都有如下的考虑：不同供水企业应当根据自身情况设定管网经济漏损指标，该指标决定了管网计量分区的规模。在进行管网分区规模确定时应充分考虑经济性，管网分区规模越小，分区内的水表及其附件安装和维护费用越高，但检漏精度也越高。国际上通常以500-3000户作为管网计量分区规模的依据，同时还要考虑当地的地形条件(如地形落差)和水质等问题。

在基于管网计量分区技术的供水管网漏损监测系统中，建立管网计量分区是进行供水管网管理的第一步，分区的科学性直接影响漏损的判断和定位。管网计量分区的方法主要包括经验分区法、供水分界线法、图划分法、节点聚类法等。经验分区法和供水线分区法多按照地形或行政划分等去考虑分区，缺乏科学性。图划分法利用图论及机器学习自动分区，但需要提前确定分区数量，管网加权不同，分区差异较大。节点聚类法基于一定的水力和能量原则对管网节点进行聚类，其中等效为复杂网络聚类的方法，对于大型复杂的管网有较好的分区结果。但现有技术中的节点聚类法，经常采用半监督多代理自适应的聚类算法，其仅适用于分区数量少于水源点数量的情况，也有学者通过管道内水流方向确定节点连接的强弱关系，基于此进行聚类，当达到一定规模时即形成分区，没有考虑管网的水力限制，缺乏判断分区优良的标准。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的管网分区中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种基于社区发现算法的管网计量分区方法，其充分考虑管网的压力分布，结合各独立计量区域的供水规模确定分区，能真实反映分区的优劣问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于社区发现算法的管网计量分区方法，其包括以下步骤：

供水管网形式化为管网拓扑图，将供水管网的节点视为拓扑图中顶点，管段视为拓扑图中边；

节点聚合，将管网拓扑图的顶点按照一定规则进行聚合形成分区，分区内连接紧密，分区间连接稀疏；

分区聚合；

将最终结果输出，得到最终分区。