快速、有效的漏損偵測定位方法在保障城市供水安全、節(jié)約水資源放方面具有重要意義。本文圍繞城市供水管網(wǎng)漏損定位問題,展開對供水管網(wǎng)DMA(District Meter Area,獨立計量區(qū)域)實時模型的建立、管網(wǎng)壓力預測與異常工況檢測、漏損初步定位和精確定位的研究,主要內(nèi)容如下:1、城市供水管網(wǎng)實時水力模型的建立。依據(jù)EPANET-RTX實時建�？蚣�,以SX市YC區(qū)某大型DMA的管網(wǎng)信息及SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition,數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng))數(shù)據(jù)為背景,建立了供水管網(wǎng)實時水力模型,使得對監(jiān)測點的平均擬合誤差從離線模型的10%以內(nèi)減小到5%以內(nèi),提高了模擬精度。2、基于LSTM(Long Short-Term Memory,長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡)模型的管網(wǎng)壓力預測。針對供水管網(wǎng)的高度復雜非線性特性,采用深度學習模型LSTM進行管網(wǎng)狀態(tài)預測。LSTM模型的輸入既包括測點壓力的狀態(tài)信息,也包括各入水口的供水壓力和供水量的控制信息。為了增強模型的信息特征提取與辨識性能、提高預測精度,提出一個將并行LSTM的輸出合并后連接DNN(Deep Neural Network,深度神經(jīng)網(wǎng)絡)的模型,稱之為PLDNN(Parallel LSTM Combine DNN)模型;實例預測結果表明,PLDNN預測模型的均方根誤差僅0.0017,平均絕對比百分誤差僅0.45%,比傳統(tǒng)預測方法(人工神經(jīng)網(wǎng)絡、支持向量機等)和普通LSTM模型具有更高的學習性能、精確度。最后,提出將PLDNN預測值和實測值的差異作為判斷管網(wǎng)有無異常發(fā)生的依據(jù)。3、兩種漏損初定位方法。方法1:根據(jù)漏損發(fā)生后測點壓力異常率大小,確定邊界測點,再根據(jù)邊界測點通過“多點定位法”劃定漏損區(qū)域。方法2:首先通過靈敏度分析和聚類算法將供水管網(wǎng)劃分為若干個“虛擬漏損分區(qū)”,在不同漏損分區(qū)內(nèi)通過管網(wǎng)模型模擬出大量漏損數(shù)據(jù),通過深度信念網(wǎng)絡建立漏損數(shù)據(jù)和對應漏損分區(qū)的非線性映射關系,實現(xiàn)初步定位。4、基于實時水力模型的漏損精確定位。建立漏損工況下實時水力模型,設計GA(Genetic Algorithm,遺傳算法)和NSGA2(Non-dominated sorting genetic algorithm with elitist strategy,帶精英策略的非支配排序算法),利用水力模型校核尋優(yōu)實現(xiàn)漏損精確定位。實驗結果表明,漏損工況實時水力模型比離線模型具有更高的實用性,多目標遺傳算法比單目標遺傳算法優(yōu)化性能更好。
【學位單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU991.61
【部分圖文】：

用戶歷史用水量和水泵揚程等確定管網(wǎng)動態(tài)屬性，這種模型與實時數(shù)據(jù)分離，常常與管網(wǎng)實際運行工況不吻合，稱之為離線模型，在實際使用中有很大的局限性本章基于 EPANET-RTX 實時建�？蚣�，將 SCADA 實時數(shù)據(jù)與離線模型對接，建立實時水力模型。2.1 城市供水管網(wǎng)微觀模型的建立2.1.1 供水管網(wǎng)微觀建模原理管網(wǎng)微觀模型是通過對管網(wǎng)工程實體抽象與簡化處理，得到拓撲圖形（包含管段、節(jié)點元素），并加以相關數(shù)據(jù)和水力學公式表達的機理模型。拓撲圖形是依據(jù)圖論的基本原理，圖是由“弧”和“節(jié)點”兩部分組成，將管段看成“弧”節(jié)點看成“頂點”，各節(jié)點之間通過管道連接，管道內(nèi)部水流由上游節(jié)點流向下游節(jié)點，由此，管網(wǎng)幾何圖能夠抽象化理解成有向圖。供水管網(wǎng)微觀水力模型是基于管網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)水力計算理論，通過詳細的管網(wǎng)資料（如：管徑、管材、長度、摩阻系數(shù)、節(jié)點需水量等）建立供水管網(wǎng)水力學模型，建模過程可用圖 2.1 說明

利用智能優(yōu)化算法（比如，遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法等）尋找最數(shù)的取值。供水管網(wǎng) DMA 的建立國城市供水管網(wǎng)是一個復雜而龐大的系統(tǒng)，如果從整個供水管網(wǎng)來損，難度較大。因此，可以通過分區(qū)計量，將整體的供水管網(wǎng)系統(tǒng)較小的子系統(tǒng)，即劃分為許多個獨立計量的區(qū)域，逐個解決問題，多供水公司普遍采用的漏損控制與管理方法。MA 獨立計量區(qū)域的概念起始于 20 世紀 80 年代，隨著城市規(guī)模的水管網(wǎng)也隨之不斷擴展延伸，這使得對整個城市供水管網(wǎng)的安全運手。在 1980 年初，英國水工業(yè)協(xié)會在其水務聯(lián)合大會上首次 DM區(qū)的概念，通過將城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)劃分為若干個不同的獨立計量供水管網(wǎng)漏損的主動控制。一般通過關閉閥門或安裝流量計的方法劃分為若干個相對獨立的計量分區(qū)，并在每個區(qū)域的入水口和出水和閥門，通過進出口流量量化管網(wǎng)漏損程度，實現(xiàn)管網(wǎng)漏損控制和圖 2.2 所示：

杭州電子科技大學碩士學位論文離線延時模擬是根據(jù)建立起來的微觀模型，在給定初始狀態(tài)，設定節(jié)點需、水庫水頭和水池水位等變化模式下，通過水力平差計算推導出未來幾小時幾天的節(jié)點水頭、水質(zhì)、壓力，管段流量，水庫水池消耗等相關狀態(tài)。離線模擬脫離了水力系統(tǒng)的實時運行系統(tǒng)工況，其精度往往隨時間的推移而慢慢，只適合于短周期的工況分析和水力預測。下圖 2.3 是以 EPANET 延時模擬，展示離線模擬的界面。

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

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本文編號：2829195