本发明专利技术公开一种供水管网泄漏位置识别方法及存储介质，方法包括实时监测供水管网不同位置的压力流量数据；使用格子玻尔兹曼并行求解压力流量关系方程的右端残差项作为实时监测残差项；按照预先构建的泄漏位置与残差项的映射关系，确定所述实时监测残差项所对应的供水管网泄漏位置；本发明专利技术通过使用格子玻尔兹曼并行求解压力及流量关系方程，显著提高了方程求解的效率，同时通过建立泄漏位置与残差项的映射关系，避免了特征提取的复杂过程，实现了管网泄漏位置快速准确的识别。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及消防供水管网故障监测及诊断，具体涉及一种供水管网泄漏位置识别方法及存储介质。
技术介绍
1、供水管网在消防供水系统中起着至关重要的作用：首先，它是消防系统重要组成部分，负责将水源输送到各个灭火点，为扑灭火灾提供必要的水源。其次，供水管网需维持足够高的压力以支持火场上的灭火工作。一旦供水管网发生泄漏，将无法及时提供足够的水源扑灭火源，火势迅速蔓延，导致财产损失和人员伤亡，快速准确识别供水管网泄漏位置至关重要。
2、供水管网中经常布置流量和压力传感器用以监测管网的运行状态，在供水管网正常工况下(无泄漏)和泄漏工况下以及对于不同泄漏位置，供水管网不同位置处压力和流量数据的分布存在显著差异。所以管网供水压力和流量的变化为供水管网泄漏信号检测的主要形式。
3、在相关技术中，硕士学位论文“船舶管网泄漏检测及定位方法研究，冯凯”中描述了一种实时模型法：构建由计算机精准计算的一个精确的管道实时模型，与实际管道同步执行。通过定时取压力和流量等值与理论模型计算的值进行对比，从而判断漏点位置。该方法过于依赖初始模型与软件的精确度，然而其对漏点的定位机制还是基于压力梯度法，故具有很大的局限性。
4、因此，如何通过监测供水管网不同位置处压力和流量数据的变化，快速准确识别供水管网泄漏位置，是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于如何快速准确识别供水管网泄漏位置。
2、本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题的：</p>3、本专利技术提出了一种供水管网泄漏位置识别方法，所述方法包括：
4、实时监测供水管网不同位置的压力流量数据；
5、使用格子玻尔兹曼并行求解压力流量关系方程的右端残差项作为实时监测残差项；
6、按照预先构建的泄漏位置与残差项的映射关系，确定所述实时监测残差项所对应的供水管网泄漏位置。
7、进一步地，所述泄漏位置与残差项的映射关系的构建过程包括：
8、获取正常工况下供水管网不同位置处压力流量数据，并使用格子玻尔兹曼并行求解正常工况下压力流量关系方程的右端残差项作为正常工况下的残差项；
9、设置设定数量的泄漏位置，采集不同泄漏位置下供水管网不同位置处压力流量数据；
10、对于每一泄漏位置，使用格子玻尔兹曼并行求解泄漏工况下压力流量关系方程的右端残差项作为泄漏工况下的残差项；
11、根据所有泄漏位置和对应的泄漏工况下的残差项，建立不同泄漏位置和残差项之间的映射关系，形成泄漏位置-残差项映射关系对照表，包括泄漏位置、残差项和该工况下供水管网不同位置处压力流量数据。
12、进一步地，所述泄漏位置为均匀布置或非均匀布置。
13、进一步地，所述使用格子玻尔兹曼并行求解压力流量关系方程的右端残差项为
14、
15、式中，δ为右端残差项，φ为压力，f为流体速度，f＝∑icihi/∑ihi，ci为模型离散速度，hi为离散分布函数，i为离散速度索引，为梯度算子。
16、进一步地，所述压力流量关系方程为：
17、
18、使用格子玻尔兹曼并行求解压力流量关系方程，包括碰撞步、迁移步及统计压力流量数据，其中，碰撞步公式表示为：
19、
20、迁移步公式表示为：
21、
22、统计压力数据和流量数据分别为：
23、
24、式中，为碰撞后离散分布函数，hi(x,t)为位于位置x、时间t的离散分布函数，ωi(h)为碰撞算子，x为位置索引，t为时间索引。
25、进一步地，在所述按照预先构建的泄漏位置与残差项的映射关系，确定所述实时监测残差项所对应的供水管网泄漏位置之后，所述方法还包括：
26、计算实时监测供水管网不同位置的压力流量数据与历史泄漏工况下的压力流量数据之间的非局部余弦相似度；
27、在所述非局部余弦相似度大于设定的相似度阈值时，确定识别的管网泄漏位置正确；
28、在所述非局部余弦相似度小于或等于设定的相似度阈值时，确定识别的管网泄漏位置错误。
29、进一步地，所述非局部余弦相似度的计算公式为：
30、
31、式中，cosαφ为压力数据非局部余弦相似度，φ为当前时刻监测的压力向量，φ0为历史泄漏工况下的压力向量。
32、同理，流量数据非局部余弦相似度的计算公式为：
33、
34、式中，cosαf为流量数据非局部余弦相似度，f为当前时刻监测的流量数据，f0为历史泄漏工况下的流量数据。
35、进一步地，所述计算实时监测供水管网不同位置的压力流量数据与历史泄漏工况下的压力流量数据之间的非局部余弦相似度，包括：
36、按照向量长度为n，计算实时监测供水管网不同位置的压力流量数据与历史泄漏工况下的压力流量数据之间的第一非局部余弦相似度；
37、判断所述第一非局部余弦相似度是否在设定范围内；
38、若是则将所述一非局部余弦相似度与所述相似度阈值进行比较，确定管网泄漏位置识别结果是否准确；
39、若否则重新设置向量长度为2n，算实时监测供水管网不同位置的压力流量数据与历史泄漏工况下的压力流量数据之间的第二非局部余弦相似度。
40、进一步地，在计算所述第二非局部余弦相似度之后，所述方法还包括：
41、计算所述第二非局部余弦相似度与所述第一非局部余弦相似度的差值，并在差值在设定范围内时输出第一非局部余弦相似度；否则输出所述第二非局部余弦相似度用于与相似度阈值比较。
42、此外，本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的供水管网泄漏位置识别方法。
43、本专利技术的优点在于：
44、(1)本专利技术预先使用格子玻尔兹曼并行求解压力流量关系方程，得到泄漏位置与方程残差项之间的映射关系，在供水管网泄漏位置监测时，实时监测供水管网不同位置的压力流量数据，使用格子玻尔兹曼并行求解压力流量关系方程的右端残差项作为实时监测残差项，利用预先构建的映射关系，识别出实时监测残差项对应的管网泄漏位置，通过使用格子玻尔兹曼并行求解压力及流量关系方程，显著提高了方程求解的效率，同时通过建立泄漏位置与残差项的映射关系，避免了特征提取的复杂过程，实现了管网泄漏位置快速准确的识别。
45、(2)根据建立的泄漏位置与残差项的映射关系，结合非局部余弦相似度比较压力与流量数据进一步判断管网泄漏位置的准确性，在减少数据比较样本的同时，提高了计算供水管网泄漏位置的准确率。
46、本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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【技术保护点】
1.一种供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述泄漏位置与残差项的映射关系的构建过程包括：
3.如权利要求2所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述泄漏位置为均匀布置或非均匀布置。
4.如权利要求1所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述使用格子玻尔兹曼并行求解压力流量关系方程的右端残差项为
5.如权利要求4所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述压力流量关系方程为：
6.如权利要求1所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，在所述按照预先构建的泄漏位置与残差项的映射关系，确定所述实时监测残差项所对应的供水管网泄漏位置之后，所述方法还包括：
7.如权利要求6所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述非局部余弦相似度的计算公式为：
8.如权利要求6所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述计算实时监测供水管网不同位置的压力流量数据与历史泄漏工况下的压力流量数据之间的非局部余弦相似度，包括：
9.如权利要求8所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，在计算所述第二非局部余弦相似度之后，所述方法还包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-9中任一项所述的供水管网泄漏位置识别方法。
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【技术特征摘要】
1.一种供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述泄漏位置与残差项的映射关系的构建过程包括：
3.如权利要求2所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述泄漏位置为均匀布置或非均匀布置。
4.如权利要求1所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述使用格子玻尔兹曼并行求解压力流量关系方程的右端残差项为
5.如权利要求4所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，所述压力流量关系方程为：
6.如权利要求1所述的供水管网泄漏位置识别方法，其特征在于，在所述按照预先构建的泄漏位置与残差项的映射关系，确定...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉彪，张佳庆，丁彦铭，胡俊杰，过羿，刘睿，丁国成，王刘芳，孙韬，汪书苹，何灵欣，程宜风，田梦洁，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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