一种基于多元参数的供水管道漏水智能检测方法及系统与流程

本发明属于供水管道检测，尤其涉及一种基于多元参数的供水管道漏水智能检测方法及系统。

背景技术：

1、水不仅是整个国民经济的命脉，而且是人类赖以生存和发展的基本物质之一。我国水资源分布不均，自然灾害较多，与此同时，由于人口的增长，需水量接近水资源可开发利用量，缺水问题将更加突出。然而，日益严重的水资源稀缺问题尚未得到有效的解决，我国水资源利用率低又成为了制约我国社会经济发展的瓶颈问题之一。城市供水管道不仅是城市建设的重要基础设施，而且也是一种社会公共事业。供水管网的正常运行对保证城市经济的稳定发展和人民生活水平的显著提高有着举足轻重的作用，尤其在水资源贫乏和环境污染制约供水规模的当下，管网漏水处若不及时发现、修复，会使大量水资源白白浪费，给国家造成重大经济损失。

2、目前，常规的做法比较多，如漏水声自动监测法、音听检漏法等，这些被动式的漏水检测方法，受到外围干扰影响较大，所以产生的结果误差也较大。

3、随着技术不断发展，大数据分析、智能算法的深入发展，借助智能算法等手段，实现对复杂供水管道漏水状态智能化检测。

4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

5、1.被动式检测：现有的漏水检测方法，如漏水声自动监测法和音听检漏法等都是被动式的。这意味着它们只能对已经发生的漏水进行检测，而不能主动预测或预防漏水，这就使得修复漏水处的时间延长，水资源浪费严重。

6、2.易受干扰：由于这些方法是基于声音或听觉的，所以很容易受到环境噪声或其他干扰的影响，这就会导致误报或漏报的情况。

7、3.精度和可靠性问题：这些方法的精度和可靠性很大程度上取决于操作人员的技能和经验。同时，由于操作人员存在的疲劳和疏忽，也容易导致漏水处不能及时发现和修复。

8、需要解决的技术问题主要有：

9、1.提高检测的主动性：我们需要一种可以主动预测和预防漏水的技术，这样就可以在漏水发生前就进行修复，大大减少水资源的浪费。

10、2.抗干扰能力：为了减少环境噪声和其他干扰对检测的影响，我们需要研发出一种可以过滤这些干扰的技术或算法。

11、3.提高检测精度和可靠性：我们需要研发出一种可以更加准确和可靠地检测漏水的技术或算法，这样可以减少误报和漏报的情况，提高水资源利用效率。

12、现有的漏水检测技术还有许多需要改进和优化的地方，而利用大数据分析和智能算法等新技术则可以为我们提供新的解决方案。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于多元参数的供水管道漏水智能检测方法及系统，依据供水覆盖区域内安装在管道中采集到的监测参数，借助多元线性回归模型，对获取到的数据进行逻辑回归分析，掌握整个管网的水力水压关系模型，从而搭建整个复杂管网水力模型，可以实现供水管道中漏水的智能化、精准化检测。

2、本发明是这样实现的，一种基于多元参数的供水管道漏水智能检测方法，包括：

3、s1，在供水设备覆盖的区域内，对整个管网类型进行分析，找出总管道、各个支管道，并在总管道和各个支管道上安装压力监测设备，采集管网压力监测数据；

4、s2，采用数据预处理方法对上述获取到的数据进行预处理，完成数据中零点与异常点的删失与补充，并采用数据增强技术对数据作增强处理，提高数据精度；

5、s3，根据压降关联模型对整个管道中的压力参数进行分析，得到整个管网压力模型，绘制管网压降图；

6、s4，根据压力参数分析结果寻找出现管道泄露的位置。

7、进一步，根据水压的变化关系模型，管网压降水力系统满足如下关联模型：

8、pin＝f([p]ij,θ)

9、式中，[p]ij为压力参数矩阵，θ为误差系数；f()为多参数线性回归模型；pin为管道输入总压力；根据压降关联模型对整个管道中的压力参数进行分析，可以得到整个管网压力模型，绘制管网压降图。

10、进一步，管网每个节点均应满足质量平衡方程，即：

11、

12、式中，为连接节点i和节点j的管段流量；di为节点i的用户流量；为节点i的泄漏量；

13、管网中每个管段均满足压降方程：

14、pi-pj＝kkij|qkij|n-1qkij-γ(ei-ej)

15、式中，p为节点压力；k为阻力系数；qkij为管道i和j段之间的流量；γ为流体比重；e为节点地面标高；

16、泄漏量通常是未知量，表达成关于泄漏面积、压力的公式：

17、

18、式中，为泄漏流量；coi为泄漏出口系数；为等价的泄漏出口面积，g为重力加速度。

19、进一步，模型将节点方程和管段方程融合在一起，为简化计算假定节点地面标高为0，则模型为：

20、

21、

22、式中，为一个不依靠于压力变化的流量常量；为依靠于压力变化的流量常量；例如通过固定孔口出流的流量；m代表[i,j]联合体，m＝1代表i＝1||j＝1，hi表示测量水头，ni表示第i支网的第n个节点位置，kkij表示管段之间的阻力系数，表示不依靠压力变化的流量常量，表示依靠于压力变化的流量常量，为泄露出口系数，为等价的泄露出口面积，g表示重力加速度。

23、进一步，如果水头测量和摩阻系数方面的误差的标准差偏离已知，则泄漏面积尺寸的误差变化为：

24、

25、本发明的另一目的在于提供一种基于多元参数的供水管道漏水智能检测系统，包括：

26、压力监测模块，用于在供水设备覆盖的区域内，对整个管网类型进行分析，找出总管道、各个支管道，并在总管道和各个支管道上安装压力监测设备，采集管网压力监测数据；

27、数据预处理模块，用于采用数据预处理方法对上述获取到的数据进行预处理，完成数据中零点与异常点的删失与补充，并采用数据增强技术对数据作增强处理，提高数据精度；

28、压力参数分析模块，用于根据压降关联模型对整个管道中的压力参数进行分析，得到整个管网压力模型，绘制管网压降图；

29、泄漏位置分析模块，用于根据压力参数分析结果寻找出现管道泄露的位置。

30、本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的基于多元参数的供水管道漏水智能检测方法的步骤。

31、本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的基于多元参数的供水管道漏水智能检测方法的步骤。

32、本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，信息数据处理终端用于实现所述的基于多元参数的供水管道漏水智能检测系统。

33、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

34、第一，本发明依据供水覆盖区域内安装在管道中采集到的的监测参数，借助多元线性回归模型，对获取到的数据进行逻辑回归分析，掌握整个管网的水力水压关系模型，从而搭建整个复杂管网水力模型，从而可以实现供水管道中漏水的智能化、精准化检测。本发明具有智能化、实时化、可人机交互、抗环境干扰性强、通用性强的优点。

35、第二，本发明基于多元参数的供水管道漏水智能检测方法带来了以下显著的技术进步：

36、1)实时和精确的泄露检测：通过实时监测管道压力参数并应用压降关联模型，这种方法能够实时并精确地检测出管道泄露的位置，大大提高了泄露检测的效率和准确性。

37、2)数据预处理和增强：通过对原始数据进行预处理和增强，可以提高数据的质量和模型的准确性。数据预处理可以消除数据中的异常值和噪声，而数据增强则可以增加模型的泛化能力，使模型能够更好地处理实际中的各种情况。

38、3)综合利用多元参数：这种方法不仅仅考虑单一的压力参数，而是综合考虑了多元参数，包括总管道和各个支管道的压力参数，以及这些参数之间的关系，可以更全面和深入地了解管道系统的工作状态。

39、4)广泛的应用范围：这种方法适用于各种类型的供水管道系统，包括城市供水系统和工厂供水系统等，具有广泛的应用前景。

40、5)降低维护成本：通过实时和精确的泄露检测，可以避免泄露造成的大量水资源浪费，及时修复泄露点，从而降低了维护成本和环境影响。

41、本发明提供的基于多元参数的供水管道漏水智能检测方法带来了实时、精确、全面的泄露检测，提高了检测效率和准确性，降低了维护成本和环境影响，具有显著的技术进步意义。

42、第三，本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：本发明对于目前的智慧供水及智慧调峰等系统中的深入应用，具有重大意义，待成果转化后，可解决目前供水中的技术难题，改变了以往靠人工、仪器仪表等常规手段来实现漏水检测的方法，减少了大量的人力劳动，预期收益将是百万级别，其商业价值不可估量。

43、本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：本发明在供水检测领域尚处于首创，目前在技术研发、应用领域均没有该技术的研究和应用，该技术的研究在国内尚处于首次。