[发明专利]一种基于数字孪生的供水管网异常漏损探测方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的供水管网异常漏损探测方法，属于城镇供水管网领域，包括以下步骤：步骤一：对供水管网进行测绘、统计，结合地理信息系统建立管网拓扑结构和供水管网数字孪生模型；步骤二：在供水管网上安装传感终端，并进行数据收集；步骤三：对各单点，分别使用模式识别模型进行识别和探测；步骤四：在确定发生异常事件后，基于图卷积进行精准定位，最终确定漏损事件的发生位置。1、提升供水管网运行情况的探测水平，提升供水稳定性与水质；2、对供水管网进行更有效管控，降低漏损率，节约水资源；3、实现将供水管网抽象为水力拓扑，从全局进行异常事件识别与异常点定位。

技术领域

本发明涉及城镇供水管网技术领域，尤其涉及基于数字孪生的供水管网异常漏损探测方法。

背景技术

城镇供水管网在运行过程中，由于受热不均、外力损伤等情况，会出现偶发的异常漏损与爆管，造成停水和水资源浪费。为解决这一问题，提升供水质量，通常会对供水管网进行监控，并根据传输的压力、噪声信号进行分析。现有漏损探测技术主要采用对单点位的管网噪声、压力进行模式匹配，并提取疑似漏损点的信号特征，并结合夜间最小流量时的信号模式进行比对和判别。但这样的方法缺乏整体性，需要布设高密度的监测站点，且无法准确地进行漏损和爆管点的定位。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的基于数字孪生的供水管网异常漏损探测方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于数字孪生的供水管网异常漏损探测方法，包括以下步骤：

步骤一：对供水管网进行测绘、统计，结合地理信息系统建立管网拓扑结构和供水管网数字孪生模型；

步骤二：在供水管网上安装传感终端，并进行数据收集；

步骤三：对各单点，分别使用模式识别模型进行识别和探测；

步骤四：在确定发生异常事件后，基于图卷积进行精准定位，最终确定漏损事件的发生位置。

进一步地，用于步骤二中，数据收集依托安装在供水管网上的传感终端，其中，所述传感终端的安装密度为每2-4km主管(DN110及以上)安装一个终端，所述传感终端包括压力传感器和麦克风。

进一步地，用于步骤二中，所述传感终端用于采集实时压力、噪声、数据并回传到中控服务器中。

进一步地，用于步骤二中，所述中控服务器通过滤波、去噪与模式识别，初步提取特征时间向量，并特征向量存储在服务器的消息队列中，供后续模型的使用与工作，其中，所述时间向量包括高频声、低频声、压力3个维度。

进一步地，用于步骤三中，识别和探测的异常事件判断方法为：

对于爆管事件：压力监测模块会探测瞬间失压信号，并结合管网水力仿真，对比出压降漏斗，从而确定爆管事件发生；

对于漏损事件：噪声探测模块会根据夜间噪声信号匹配对应滴漏模式，从而确定漏损情况。

进一步地，用于步骤四中，确定漏损事件的发生位置的步骤为：

在确定发生漏损事件后，在之后的一段时间内整合终端的信号；

使用蒙特卡洛模拟生成n个“可能漏损情况”(优先取1000个)；

将n个可能情况与实际情况进行模式匹配，并结合原有管网水力拓扑进行比对；

最终确定漏损事件的发生位置。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、提升供水管网运行情况的探测水平，提升供水稳定性与水质；

2、对供水管网进行更有效管控，降低漏损率，节约水资源；