供水管网异常检测数据识别研究

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目前我国供水管网漏损事件频发,导致水资源浪费,严重影响人们日常生活和生产的安全用水。另外,由于管道泄漏导致地面塌陷造成的事故众多,严重威胁人们的生命财产安全。管网损坏的原因较多且不可预料,因此,对供水管网的有效监测以及对异常数据的有效识别是保障人们生产生活用水安全及生命财产安全的最有效手段。为了能够有效的对供水管网的运行状态进行监控,并对监测数据进行判断分析,找出异常数据,确定异常区域,从而保证管网安全,本文做了如下研究:首先,提出城市供水管网压力监测点的优化布置方法。该方法的首要优化目标为压力监测点覆盖范围最大化,次要优化目标为压力监测点与被监测节点之间的水力灵敏度最大化;约束条件为限定压力监测点与被监测节点之间压力相关性的最小值,及限定压力监测点之间覆盖相同节点数量的最大值。通过重复上述优化布置过程,能够达成节点被不同个数的压力监测点覆盖的要求。将该方法应用于某实例管网,实现了管网节点被一个及两个压力监测点覆盖,节点覆盖率达到99%。该压力监测点布置方法简单有效,经济合理。然后,对异常数据的识别研究。以压力监测点的实测压力数据为样本数据,通过小波分析对样本数据进行去噪,以样本数据的10%减少量作为异常数据,并基于局部离群因子算法和K均值算法进行异常数据识别。在对样本进行异常值检测时,通过将待测样本的相邻数据做差的方法对样本进行处理,将处理前后样本数据的异常检测结果进行比较,并对比不同算法下异常数据的检测结果。结果表明,经处理后的样本数据异常检测效果较好,K均值算法结果相对较好。最后,对管网漏损的区域定位研究。通过EPANET软件模拟管网的漏损事件,以已布置的压力监测点的监测压力数据为基础,通过K均值算法进行异常识别,确定可监测漏损事件的压力监测点,并计算得到压力监测点的覆盖节点范围的交集,即为管网的漏损区域。实例表明,该方法能够有效准确的确定漏损区域,并为漏损定位奠定良好基础。
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