基于SCADA系統(tǒng)的給水管網(wǎng)爆管事故快速定位系統(tǒng)的研究.pdf

1、給水管網(wǎng)中水的漏失，不僅增加了水處理方面的費(fèi)用，而且還額外地增大了管網(wǎng)及其構(gòu)筑物的投資和運(yùn)行費(fèi)用。由于歷史原因，人們對給水管道施工過程中的管線竣工資料積累不夠重視，難以全面和準(zhǔn)確掌握地下管線的現(xiàn)狀，造成爆管事故發(fā)生時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以及發(fā)現(xiàn)后難以迅速制定和實(shí)施應(yīng)急方案的情況，從而造成自來水的無謂浪費(fèi)。近年來，我國大中城市相繼建立了SCADA系統(tǒng)，系統(tǒng)傳回的數(shù)據(jù)隱含了爆管工況的信息，分析這些數(shù)據(jù)對確定爆管的位置有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用，但從國內(nèi)使用

2、SCADA系統(tǒng)的現(xiàn)狀來看，這些數(shù)據(jù)并沒有很好地用于爆管定位分析?；诖耍狙芯烤褪浅浞掷肧CADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，建立在線實(shí)時(shí)爆管定位系統(tǒng)，指導(dǎo)搶修工作的迅速開展，盡可能減少因給水管爆管而產(chǎn)生的水量損失。
　　 本研究在目標(biāo)管網(wǎng)中壓力變化反應(yīng)靈敏的節(jié)點(diǎn)設(shè)立爆管監(jiān)測點(diǎn)，對爆管監(jiān)測點(diǎn)的壓力運(yùn)行狀態(tài)變化過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立起三個(gè)爆管監(jiān)測點(diǎn)的壓力變化與爆管位置及損壞程度的非線性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)比較準(zhǔn)確的爆管定位、

3、縮短爆管反應(yīng)時(shí)間的研究目的。緊緊圍繞研究目的，文章進(jìn)行了管道爆管原因及特征、給水管網(wǎng)爆管監(jiān)測點(diǎn)的布置方法、基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的爆管定位等三個(gè)方面的研究，取得較理想的實(shí)驗(yàn)效果，并在爆管定位方面提出了一些新的思路和方法。
　　 第一章對我國給水管網(wǎng)爆管現(xiàn)狀進(jìn)行概述，并對國內(nèi)外爆管定位方法進(jìn)行介紹，闡明研究目的。
　　 第二章重點(diǎn)闡述研究思路，制定具體的研究方法。并對本研究的核心技術(shù)——人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行介紹。

4、　　 第三章首先對F市某區(qū)歷年爆漏記錄進(jìn)行歸納總結(jié)，分析爆管的原因；然后對各種管材材質(zhì)的物理性能進(jìn)行分析，并結(jié)合歷年爆漏記錄中對爆管損壞形式和程度的記錄，得出F市某區(qū)給水管網(wǎng)不同管材的爆管特征值；通過分析不同管材爆管的原因及其特征，再利用管網(wǎng)模型按實(shí)際爆管事故特征進(jìn)行爆管模擬。此方法可令訓(xùn)練樣本接近實(shí)際爆管情況，提高人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測準(zhǔn)確度。
　　 第四章應(yīng)用模糊聚類分析法與靈敏度分析法相結(jié)合的方法，對管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的測壓點(diǎn)的關(guān)聯(lián)

5、度進(jìn)行分析，將關(guān)聯(lián)度相近的節(jié)點(diǎn)編為一組；再利用靈敏度分析法求出各測壓點(diǎn)的靈敏度并加以分析；選取目標(biāo)管網(wǎng)中對水壓變化較敏感的三個(gè)節(jié)點(diǎn)作為爆管監(jiān)測點(diǎn)，為定位系統(tǒng)的有效運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。
　　 第五章首先利用第三章對F市某區(qū)給水管網(wǎng)不同管材的爆管特征值的總結(jié)成果，結(jié)合目標(biāo)管網(wǎng)管材使用情況，制定目標(biāo)管網(wǎng)中各管段可能發(fā)生爆管事故的損壞形式和損壞程度。然后利用管網(wǎng)模型對各種爆管損壞程度進(jìn)行爆管模擬，獲得各管段發(fā)生不同程度的爆管事故對特定監(jiān)測點(diǎn)的

6、壓力變化數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)作為建立爆管定位及損壞程度模型的訓(xùn)練樣本?；谶@些訓(xùn)練樣本，利用MATLAB中提供的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，按BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求對爆管定位及損壞程度評估模型進(jìn)行構(gòu)建和訓(xùn)練，使其掌握監(jiān)測點(diǎn)壓力變化與爆管損壞程度、爆管位置之間的非線性關(guān)系，最終達(dá)到爆管事故快速定位的目的。最后在目標(biāo)管網(wǎng)中以打開消防栓的方式進(jìn)行爆管模擬仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明定位模型預(yù)測可信度較高、模型切實(shí)可行；損壞評估模型符合應(yīng)用要求。
　　 第