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基于水力瞬变的复杂供水管网漏水故障诊断软计算研究

作　者: 曹欣欣
导　师: 郄志红
学　校: 河北农业大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 供水管网 水力瞬变 监测点优化布置 软计算 Hilbert–Huang变换 漏水故障诊断模型
分类号: TU991.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


国计民生与社会经济的可持续发展同城市供水的安全可靠性密不可分。鉴于城市供水管网是一个规模巨大，管线复杂，而且管线之间相互联系相互影响的复杂系统,如何开展供水管网的漏水故障诊断，研究并建立一套真实可靠并且准确度高的管网漏水故障检测定位系统具有极其重要的现实意义。本文基于水力瞬变的复杂供水管网爆管定位为核心研究内容，主要做了以下工作：首先，综述了我国的水资源情况和城市供水管网的漏损现状，分析了供水管网的漏损原因以及介绍了国内外对管网泄漏检测研究的进展，包括检漏设备和检漏方法的发展过程及现状，针对目前我国管网检漏模型的研究现状，提出了一种基于软计算的带有放大镜功能的动态信号爆管预测诊断的新方法。其次，作者针对已有历史事故资料记录不完全、数据量较少等情况，介绍了一种爆管事故的数学模拟方法，在此基础之上提出了一种采用改进遗传算法求解敏度加离散分析的管网监测点组合优化布置模型的方法，通过流量监测点与压力监测点优化布置结果的对比，该流量监测点模型得到的结果可保证所选测点既能有效监控爆管事故的发生又能最大程度的精确锁定爆管区域。再次，本研究应用输入数据归一化、输出数据二进制化的最小二乘支持向量机(LS-SVM)且选择径向基核函数建立模型，同时采用粒子群算法对最小二乘支持向量机的正规化参数gam和径向基函数的参数2进行优化，从而保障模型诊断映射的有效实施，达到预测模型的目的。最后，作者以上述工作为基础，通过对本文供水管网算例模型的水力模拟，采用从监测点处得到的经过Hilbert–Huang变换分析后的频谱数据作为PSO-SVM模型的学习预测样本，通过大小两组爆管程度的样本训练，建立了一种带有放大镜功能的计算智能的爆管预测诊断系统，从而实现管网泄漏位置和泄漏程度的同步诊断预测。研究证明，不管与采用相似管网拓扑模型的静态信号方法作故障诊断相比或是与同是基于频谱分析的简单概化模型方法作故障诊断相比，本文基于水力瞬变的复杂供水管网漏水故障诊断软计算研究效果更好，对管网爆管位置和爆管程度的诊断精度更高。以上研究为市政管网的漏失检测和控制工作提供了一种实际可行的方法，并为供水系统的安全运行与管理提供了依据和方法支持。

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 给水工程（上水道工程） > 水厂（给水系统水厂）运营管理 > 给水系统的运营及检修
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