[发明专利]一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法

权利要求书

1.一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建主导传感器序列；

(2)计算漏损定位指标；

(3)候选漏损场景评分；

(4)构建候选漏损区域；

(5)漏损区域定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于监测系统与空间聚类的供水管网漏损定位方法，其特征在于，所述步骤(1)具体如下：

(1.1)预测水力模型：

建立节点需水量预测模型，实时预测未来DT个时段(t＝{1,2...，T})的节点需水量；将t时刻预测的需水量作为管网模型输入，建立t时刻的水力模型；

(1.2)构建灵敏度权重矩阵：

利用t时刻的水力模型，遍历供水管网中布置的所有压力传感器，对管网内所有用水节点进行灵敏度分析；获得t时刻传感器灵敏度矩阵对不同时刻的灵敏度矩阵进行加权平均，最终得到预测时间范围DT内的传感器灵敏度权重矩阵

其中传感器灵敏度矩阵中是传感器节点S_k处的节点压力，是节点N_k处的需水量变化,表示在管网节点N_k处发生漏损时对传感器S_k压力变化的影响，n_s是传感器总数且n_n是管网内节点总数；

(1.3)重构传感器序列元素：

矩阵的第n列表示对发生在节点N_n处的漏损，管网内布置的共n_s个传感器的灵敏度，将第n列中元素按其灵敏度值从大到小排序，基于排序后的列向量前i个元素对应的灵敏度值之和与总灵敏度值和比值满足设定比率的规则，对序列元素重构得到节点N_n的主导传感器序列，其中节点N_n应满足条件：

(1.4)构建漏损压力残差矩阵：

基于(1.1)中t时刻的水力模型，计算管网中压力传感器位置的压力值，得到t时刻的压力预测向量

其中是t时刻第i个传感器的压力预测数据；n_s为压力传感器数量；为n_s行列向量；

(1.5)构建模拟漏损场景压力矩阵：

对t时刻某一个节点需水量的预测值依次增加5,10,15,…350m3/h，模拟该节点可能的漏损场景，上述过程遍历管网中所有节点，计算在所述漏损场景下的压力传感器位置的压力值，得到t时刻模拟漏损场景压力矩阵

其中第k个漏损场景下，第i个压力传感器监测数据模拟值；为第k个漏损场景下的监测点压力向量；n为漏损场景数量，为n_s×n的矩阵；

(1.6)将漏损压力矩阵的每个列向量依次与预测压力向量相减，获取漏损压力残差矩阵

其中为第k个漏损场景下的漏损压力残差矩阵，为n_s×n的矩阵；

(1.7)获得t时刻实时压力残差向量

当SCADA系统上传了第t个时刻(t＝{1,2...，k})的压力数据，获得t时刻实时压力向量p(t)，

其中p_i(t)为t时刻SCADA系统传输的第i个压力传感器数据；p(t)为n_s行列向量；

将实时压力向量p(t)与预测压力向量相减，获取实时压力残差向量r(t)，

其中，r(t)为n_s行列向量。