1.一种基于模式检测的独立计量区域管网漏损检测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1:采集供水管网需水节点S1,S2,…,Sn的耗水量,根据节点耗水量将供水管网分割为N个相似耗水量的独立计量区域DMA1,DMA2,…,DMAN;
步骤2:在独立计量区域出入管段上安装物联网流量计,根据独立计量区域DMAi进出口流量计数据计算该区域夜间t时段的耗水量Ci(t):其中:Ne表示区块入水口数量;No表示区块出水口数量;Ij(t)表示第j个入水口在t时段内的进水量;Oj(t)表示第j个出水口在t时段内的出水量;
步骤3:对M组正常日的独立计量区域夜间耗水量数据取均值后建立夜间耗水量标准模板R:
其中:Cj(t)为第j组的夜间耗水量数据C在时间t时的采样值;R(t)为夜间耗水量标准模板R在时间t时的采样值;
步骤4:利用模式检测对比夜间耗水量数据与标准模板,得到夜间耗水量数据的偏离值D,对偏离值D进行训练,确立区分正常日与异常日的偏离值边界Db;
步骤5:对比独立计量区域DMAi的待测日耗水量Ci与标准模板R得到偏离值D,并将该偏离值与偏离值边界Db比较,若偏离值异常则报警并对该区域进行定位。
2.如权利要求1所述的一种基于模式检测的独立计量区域管网漏损检测方法,其特征在于,所述步骤4包括以下步骤:
步骤4.1:利用模式检测计算夜间耗水量数据C与夜间耗水量标准模板R之间的偏离值D,依次寻找每个夜间耗水量数据C中的数据点与标准模板R中的数据点的对应关系,依照数据点之间的对应关系计算夜间耗水量数据C相对于夜间耗水量标准模板R的偏离值:其中:D(C,R)表示夜间耗水量数据C相对于夜间耗水量标准模板R的偏离值;K表示夜间耗水量数据中数据点的数量;dt表示夜间耗水量的t时段数据点C(t)与模板标准模板tr时段2
数据点R(tr)之间的连接线长度,该长度具体用(C(t)‑R(tr)) 计算;
将C(0)与R(0)对齐,依次寻找夜间耗水量数据C与标准模板R中数据点的对应关系,对于C中除C(0)外的任意数据点C(m),该点只与C(m‑1)所对应的标准模板中的数据点R(k)或该标准模板数据点下一时刻的数据点R(k+1)所对应;对于R中除R(0)外的任意数据点R(k),该点只与R(k‑1)所对应的耗水量数据中的数据点C(m)或该耗水量数据点下一时刻的数据点C(m+1)所对应,进而将C与R中的数据点相对应;
步骤4.2:根据步骤4.1得到若干正常日与异常日的偏离值D,对D进行组合分堆,为避免样本不均匀所产生的模型失衡性,选取50%的正常日偏离值与50%的异常日偏离值并标记后随机打乱,将打乱后的数据集合中70%的数据作为训练集,训练集用于对模型的锻炼,剩余30%的数据作为测试集,测试集用于对模型的检验;
步骤4.3:建立偏离值分类模型,模型预测函数如下:其中:p(D)表示偏离值D预期分类结果;σ表示Sigmoid函数;ω表示模型参数值,该参数值通过训练模型进行更新;
步骤4.4:计算分类模型的损失函数,模型预测结果y标签为0和1,分别表示偏离值正常与偏离值异常,将所采集的X组数据{(D1,y1),(D2,y2)...(DX,yX)}的总概率P记作样本函数:进而建立参数值为ω0时的模型损失函数:该损失值F用于评价参数值为ω0时预测值和真实值之间的误差;
步骤4.5:利用梯度下降得到参数ω的最优值,对损失函数的最大似然对数函数进行求解,通过对其求偏导得到参数ω0的更新方向:其中: 表示ωDj对ω0求偏导;
设定α表示更新步长,进而得到更新后的ω值ω1:通过重复步骤4.5完成对参数ω的更新,直至模型损失值不再下降,进而获得模型最终参数ω;
步骤4.6:通过步骤5.4所得的最终ω值,得到偏离值边界Db:若偏离值D大于偏离值边界Db,则判定当日该偏离值所对应独立计量区域发生漏水,否则判定该独立计量区域未发生漏水。