基于SCADA系统的给水管网爆管事故快速定位系统的研究

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1、中山大学硕士学位论文基于SChDA系统的给水管网爆管事故快速定位系统的研究专业：环境工程硕士生：梁宇舜指导教师：刘伟(副教授)摘要给水管网中水的漏失，不仅增加了水处理方面的费用，而且还额外地增大了管网及其构筑物的投资和运行费用。由于历史原因，人们对给水管道施工过程中的管线竣工资料积累不够重视，难以全面和准确掌握地下管线的现状，造成爆管事故发生时不能及时发现，以及发现后难以迅速制定和实施应急方案的情况，从而造成自来水的无谓浪费。近年来，我国大中城市相继建立了SCADA系统，系统传回的数据隐含了爆管工况的信息，分析这些数据对确定爆管的位置有很强

2、的指导作用，但从国内使用SCADA系统的现状来看，这些数据并没有很好地用于爆管定位分析。基于此，本研究就是充分利用SCADA系统的数据，建立在线实时爆管定位系统，指导抢修工作的迅速开展，尽可能减少因给水管爆管而产生的水量损失。为达到爆管事故快速定位，本研究在目标管网中压力变化反应灵敏的节点设立爆管监测点，对爆管监测点的压力运行状态变化过程进行动态分析，利用BP人工神经网络技术，建立起三个爆管监测点的压力变化与爆管位置及损坏程度的非线性关系，从而实现比较准确的爆管定位、缩短爆管反应时间的研究目的。紧紧围绕研究目的，文章进行了管道爆管原因及特征

3、、给水管网爆管监测点的布置方法、基于BP人工神经网络技术的爆管定位等三个方面的研究，取得较理想的实验效果，并在爆管定位方面提出了一些新的思路和方法。第一章对我国给水管网爆管现状进行概述，并对国内外爆管定位方法进行介绍，阐明研究目的。第二章重点阐述研究思路，制定具体的研究方法。并对本研究的核心技术一中山大学硕士学位论文一人工神经网络技术进行介绍。第三章首先对F市某区历年爆漏记录进行归纳总结，分析爆管的原因；然后对各种管材材质的物理性能进行分析，并结合历年爆漏记录中对爆管损坏形式和程度的记录，得出F市某区给水管网不同管材的爆管特征值；通过分析不

4、同管材爆管的原因及其特征，再利用管网模型按实际爆管事故特征进行爆管模拟。此方法可令训练样本接近实际爆管情况，提高人工神经网络的预测准确度。第四章应用模糊聚类分析法与灵敏度分析法相结合的方法，对管网各节点的测压点的关联度进行分析，将关联度相近的节点编为一组；再利用灵敏度分析法求出各测压点的灵敏度并加以分析；选取目标管网中对水压变化较敏感的三个节点作为爆管监测点，为定位系统的有效运行奠定基础。第五章首先利用第三章对F市某区给水管网不同管材的爆管特征值的总结成果，结合目标管网管材使用情况，制定目标管网中各管段可能发生爆管事故的损坏形式和损坏程度。

5、然后利用管网模型对各种爆管损坏程度进行爆管模拟，获得各管段发生不同程度的爆管事故对特定监测点的压力变化数据，将这些数据作为建立爆管定位及损坏程度模型的训练样本。基于这些训练样本，利用MATLAB中提供的神经网络工具箱，按BP人工神经网络技术要求对爆管定位及损坏程度评估模型进行构建和训练，使其掌握监测点压力变化与爆管损坏程度、爆管位置之间的非线性关系，最终达到爆管事故快速定位的目的。最后在目标管网中以打开消防栓的方式进行爆管模拟仿真实验，实验结果表明定位模型预测可信度较高、模型切实可行；损坏评估模型符合应用要求。第六章是结论和建议。本研究力求

6、理论联系实际，基于实际管网进行爆管定位方法研究，可操作性较强，对给水管网爆管定位的实践具有一定的指导意义。关键词：给水管网，SCADA，爆管定位，爆管特征，爆管监测点布置，BP人工神经网络H中山大学硕士学位论文StudyonthefastlocationofpipeburstsbasedonSCADAsystemofwatersupplynetworksMajor：EnvironmentalEngineeringName：LiangYuShunSupervisor：Prof．LiuWeiAbstractWatersupplynetworki

7、nthewaterleakages，notonlyincreaseswatertreatmentcosts，butalsoextrapipeandstructuresincreasedinvestmentandoperatingcosts．Duetohistoricalreasons，peopleintheprocesswatersupplynetworkconstructioncompletiondataaccumulationdoesnotpayenoughattentiontopipelineconstructioncompletio

8、ndataaccumulation,thatisdifficulttocomprehensivelyandaccuratelygraspthestatusofundergroun