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专利号: 2016103853768
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 气体或液体的贮存或分配
更新日期:2026-03-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种供水管网异常侦测方法,其特征在于该方法包括以下步骤:步骤(1)对实测原始信号采用小波降噪,获取稳态信号和噪声信号;

步骤(2)利用EPANET软件模拟获得理想信号,再与稳态信号差值计算获取突变信号;

步骤(3)计算突变信号的信噪比,筛选有用测点;

当测得异常时间段的信噪比大于等于60dB时,则认为突变信号显著,肯定此次异常事件侦测结果;而当该信噪比小于60dB时,则认为数据受噪声污染严重,不能正常用于异常事件侦测;

步骤(4)结合SPC统计和模糊判定确定异常事件,具体是:

4-1、SPC统计数据分析

(1)计算监测点平均值和标准差

假定压力时间序列的采样间隔为f min/次,则n天的压力数据表示为( ),其中i=1:m和j=1:n,m表示测点一天的压力数据个数,则一天的平均值( )由下式计算得到:标准差 ( )通过下式计算得到:

(2)设置异常事件侦测规则

根据以下规则,进行异常事件侦测;只要符合任意一条规则,则认为异常事件发生:规则a. 任一时间点测点观测值低于-4 ;

规则b. 连续2个时间点测点观测值低于-3 ;

规则c. 连续4个时间点测点观测值低于-2 ;

规则d. 连续8个时间点测点观测值低于- ;

4-2、计算模糊因子权值

(1)测点灵敏度和用水规律的权值计算

测点灵敏度和用水规律的权值采用层次分析法求得;层次分析法主要包括两个步骤:①构造判断矩阵

对各指标之间进行两两对比,然后按9分位比率排定各评价指标的相对优劣顺序,依次构造出评价指标的判断矩阵A;

其中, A为判断矩阵, 要素i与要素j重要性比较结果,并且有如下关系:有9种取值,分别为1/9, 1/7, 1/5, 1/3, 1/1, 3/1, 5/1, 7/1, 9/1,分别表示i要素对于j要素的重要程度由轻到重;

②计算权重向量

判断矩阵的权重计算方法采用规范列平均法;

将判断矩阵A每一列归一化处理得到矩阵B,再求出矩阵B每一行元素的平均值,得到一个一列n行的矩阵C,矩阵C即为所求权重矩阵;

(2)测点灵敏度内部权值计算

测点灵敏度采用有限差分法计算,灵敏度系数表示为:其中,k表示测点标号, 表示测点自身水压的变化值, 表示其余测点的水压变化值,则测点灵敏度系数矩阵表示为:通过目标函数F得到测点灵敏度,目标函数如下:其中, 为权重系数,值在(0  ,1)区间,满足 ;M为测点的数量,N为可能的爆管点, 为测点i和j的二维地理坐标;然后将所得测点灵敏度数据做归一化处理;

(3)用水规律内部权值计算

用水规律依据DMA区内用水高峰期的时间段长度,将一天时间以用水高峰期的时间长度length为单位划分为24/length部分,根据一天内不同时段的用水量采用层次分析法进行数据处理,作为时间段的权值;

4-3、综合侦测分析

利用以下公式整合SPC统计和模糊判定:其中,event为SPC统计的异常事件结果,若侦测到异常事件,event值为1;反之,值为0;

为用水规律的权值,  为一天中各时间段的权值,i=1:24/length; 为测点灵敏度的权值, 为各测点的灵敏度权值,j=1:N;计算出综合结果后,设置阈值,对数据做进一步筛选,满足阈值则肯定异常事件的发生;最后通过计算测点的相关性并进行分组,若同一异常事件被相关性小组内的所有测点都侦测到,则肯定异常事件;反之,则否定异常事件。