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(cè).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(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行建模分析可以更好地發(fā)現(xiàn)其運(yùn)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(shí)有效偵測(cè)管網(wǎng)中發(fā)生的異常事件，便于及時(shí)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(cè)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(duì)城市供水管網(wǎng)壓力進(jìn)行短期預(yù)測(cè)。對(duì)于SCADA系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(duì)供水管網(wǎng)壓力時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測(cè)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(cè)精度上有了很大提高。
　?。?）基于SPC統(tǒng)計(jì)方法和VARX預(yù)測(cè)模型嘗試管網(wǎng)異常事件偵測(cè)。前者經(jīng)統(tǒng)計(jì)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(dòng)不符合該規(guī)律時(shí)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(guò)VARX預(yù)測(cè)模型，將模

3、型預(yù)測(cè)值和實(shí)際觀測(cè)值間的差異作為診斷異常事件的依據(jù)，具有抗擾動(dòng)性強(qiáng)的特征，但偵測(cè)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(diǎn)，提高模型異常事件偵測(cè)的準(zhǔn)確性。
　?。?）分析噪聲對(duì)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(cè)點(diǎn)壓力信號(hào)中理想信號(hào)、突變信號(hào)和噪聲。接著，通過(guò)計(jì)算壓力信號(hào)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(dòng)。然后基于信噪比對(duì)第四章節(jié)管網(wǎng)