基于數(shù)據(jù)的城市供水管網(wǎng)建模分析和異常事件偵測.pdf

1、城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)是城市可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。對供水管網(wǎng)進行建模分析可以更好地發(fā)現(xiàn)其運行規(guī)律，為日常調(diào)度、優(yōu)化管理提供科學(xué)指導(dǎo)。同時有效偵測管網(wǎng)中發(fā)生的異常事件，便于及時采取相應(yīng)措施，保障城市供水。本文關(guān)于城市供水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)建模和異常事件偵測的主要研究工作如下：
　?。?）基于多變量回歸模型和小波降噪方法對城市供水管網(wǎng)壓力進行短期預(yù)測。對于SCADA系統(tǒng)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)含有大量噪聲以及缺失現(xiàn)象，采用小波降噪和插值處理方法，有效地降

2、低了壓力時間序列的噪聲，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量。隨后分別使用VAR模型和VARX模型對供水管網(wǎng)壓力時間序列進行預(yù)測分析，其中VARX模型由于加入了外部變量（管網(wǎng)分區(qū)入水口壓力），相比VAR模型在預(yù)測精度上有了很大提高。
　?。?）基于SPC統(tǒng)計方法和VARX預(yù)測模型嘗試管網(wǎng)異常事件偵測。前者經(jīng)統(tǒng)計分析得到正常模式下管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，當(dāng)壓力波動不符合該規(guī)律時即判斷為異常事件，該方法靈敏度高，但容易受干擾；后者通過VARX預(yù)測模型，將模

3、型預(yù)測值和實際觀測值間的差異作為診斷異常事件的依據(jù)，具有抗擾動性強的特征，但偵測精度受異常事件規(guī)模大小限制。最后采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理方法有效結(jié)合上述兩種方法的優(yōu)點，提高模型異常事件偵測的準確性。
　　（3）分析噪聲對供水管網(wǎng)壓力/流量數(shù)據(jù)的影響，利用EPANET模擬軟件和小波降噪方法獲得管網(wǎng)監(jiān)測點壓力信號中理想信號、突變信號和噪聲。接著，通過計算壓力信號中噪聲的有效值，確定供水管網(wǎng)內(nèi)噪聲在一定范圍內(nèi)波動。然后基于信噪比對第四章節(jié)管網(wǎng)