本發(fā)明涉及管網(wǎng)漏損檢測，尤其涉及一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、管網(wǎng)系統(tǒng)正常運行中，由于各種原因?qū)е碌墓艿懒褤p會導(dǎo)致壓力、流量的變化，當(dāng)管道泄漏時，流體不再可能以約定的壓力從裂損的一端流向另外一端，同時節(jié)點上流過的流量會在約定的水量上減少，減少的流量也就是漏掉的水量，管網(wǎng)泄漏通常指的是管道由于某種原因(如管道老化、閥門損壞或其他缺陷)逐漸發(fā)生的泄漏，泄漏量隨著時間的推移逐漸增加，直到最終被發(fā)現(xiàn)并采取措施阻止，管網(wǎng)泄漏對城市的運作造成重大損害。

2、管網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行是城市快速發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施支柱，管網(wǎng)系統(tǒng)通常沿建筑物鋪設(shè)于地下，老舊城區(qū)的管網(wǎng)系統(tǒng)有著幾十年的歷史，其管網(wǎng)狀況隨時都可能遭受外力的各種影響而發(fā)生變化，從而影響正常的生活運轉(zhuǎn)。因此，對管網(wǎng)的運行壓力的有效預(yù)測非常重要，如果能及時的檢測到管網(wǎng)的壓力數(shù)據(jù)變化，提前對突發(fā)狀況進(jìn)行人為干預(yù)，將很大程度避免各種由管網(wǎng)壓力異常造成的經(jīng)濟損失，有效檢測配水管網(wǎng)(wdn)異常泄漏可以確保市政供水安全并改善城市運營服務(wù)。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，對配水管網(wǎng)（wdn）的泄漏檢測方法主要依靠人為經(jīng)驗，一方面對專業(yè)人才的需求非常高，另一方面，即使非常有經(jīng)驗的專業(yè)人員也沒辦法精準(zhǔn)檢測各類突發(fā)狀況。而對于供水管網(wǎng)的泄漏檢測方法主要采用的是歷史數(shù)據(jù)類比，這種方法往往過于粗糙地利用歷史數(shù)據(jù)特征，無法發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的細(xì)微變化，從而導(dǎo)致水管網(wǎng)漏損檢測和預(yù)測的準(zhǔn)確度較低。鑒于此，有必要提出一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，以解決或至少部分解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，旨在解決現(xiàn)有的供水管網(wǎng)泄漏的檢測結(jié)果不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法，包括步驟：

3、s100，獲取每一個管運場景下各個目標(biāo)壓力測點在目標(biāo)時長內(nèi)的測點正常供水歷史壓力數(shù)據(jù)；

4、s200，將測點正常供水歷史壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，將歸一化處理后的測點正常供水歷史壓力數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)幀長度進(jìn)行分幀處理，獲取多個幀窗口供水壓力數(shù)據(jù)序列并得到窗口壓力時域信號，其中，一個幀窗口供水壓力數(shù)據(jù)序列包括多個依時序排布的節(jié)點壓力數(shù)據(jù)，一個預(yù)設(shè)時間步對應(yīng)有一個節(jié)點壓力數(shù)據(jù)，相鄰的幀窗口供水壓力數(shù)據(jù)序列具有重疊長度；

5、s300，基于窗口壓力時域信號采用attention模型學(xué)習(xí)窗口局部壓力特征；

6、s400，將各個窗口壓力時域信號進(jìn)行變換得到窗口壓力頻域信號；

7、根據(jù)頻率高低將窗口壓力頻域信號分成高頻數(shù)據(jù)、中頻數(shù)據(jù)以及低頻數(shù)據(jù)，其中，中頻數(shù)據(jù)為頻率在40至90hz范圍內(nèi)的頻率數(shù)據(jù)；

8、利用注意力機制分別對高頻數(shù)據(jù)、中頻數(shù)據(jù)以及低頻數(shù)據(jù)進(jìn)行特征學(xué)習(xí)得到各個頻率下的數(shù)據(jù)關(guān)鍵信息；

9、將各個頻率下的數(shù)據(jù)關(guān)鍵信息組合得到完整的重構(gòu)頻域信號特征；

10、s500，使用逆傅立葉變換將重構(gòu)頻域信號特征轉(zhuǎn)換為重構(gòu)時域信號特征；

11、s600，使用權(quán)重分配組合窗口局部壓力特征以及重構(gòu)時域信號特征，并生成新的擬合窗口壓力供水?dāng)?shù)據(jù)序列；

12、s700，獲取每一個擬合窗口壓力供水?dāng)?shù)據(jù)序列與對應(yīng)的幀窗口供水壓力數(shù)據(jù)序列的窗口重構(gòu)損失，所有的窗口重構(gòu)損失構(gòu)成重構(gòu)損失集；

13、s800，利用重構(gòu)損失集對管網(wǎng)漏損事件進(jìn)行判別。

14、進(jìn)一步地，“利用重構(gòu)損失集對管網(wǎng)漏損事件進(jìn)行判別”具體包括：

15、獲取待測管網(wǎng)的待測供水歷史壓力數(shù)據(jù)；對待測供水歷史壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲取對應(yīng)的待測原始供水壓力數(shù)據(jù)序列和待測重構(gòu)供水壓力數(shù)據(jù)序列；若待測重構(gòu)供水壓力數(shù)據(jù)序列與待測原始供水壓力數(shù)據(jù)序列的重構(gòu)損失值大于重構(gòu)損失集中的損失峰值，則判斷待測管網(wǎng)發(fā)生漏損；若待測重構(gòu)供水壓力數(shù)據(jù)序列與待測原始供水壓力數(shù)據(jù)序列的重構(gòu)損失值大于重構(gòu)損失集中的損失峰值，則判斷待測管網(wǎng)發(fā)生漏損。

16、進(jìn)一步地，低頻數(shù)據(jù)為頻率在0至40hz之間的頻率數(shù)據(jù)；高頻數(shù)據(jù)為頻率在90至128hz之間的頻率數(shù)據(jù)。

17、進(jìn)一步地，權(quán)重分配的值為0.5。

18、進(jìn)一步地，目標(biāo)時長為一年，預(yù)設(shè)幀長度的時間長度為一周時間長度，一個預(yù)設(shè)時間步的時間長度為為三十分鐘時間長度。

19、進(jìn)一步地，使用wntr工具生成不同管運場景下的壓力數(shù)據(jù)，每半小時生成一個壓力數(shù)據(jù)節(jié)點，共生成一年時長的壓力數(shù)據(jù)集；將每個管運場景下的壓力數(shù)據(jù)集歸一化到[0,1]區(qū)間，并將壓力數(shù)據(jù)集中的壓力數(shù)據(jù)節(jié)點按照固定的一周的時間長度進(jìn)行分幀，幀與幀之間有重疊部分，一個幀窗口供水壓力數(shù)據(jù)序列包括336個依時序排布的節(jié)點壓力數(shù)據(jù)。

20、本發(fā)明還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法的步驟。

21、本發(fā)明還提供一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng)，包括處理裝置，處理裝置用于實現(xiàn)上述的結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法的步驟。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法具有如下的有益效果：

23、本發(fā)明所提供的一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法，基于多個幀窗口供水壓力數(shù)據(jù)序列的時間局部依賴關(guān)系，分別得到測點正常供水歷史壓力數(shù)據(jù)的時域特征與頻域特征，其中通過分別學(xué)習(xí)高頻、中頻、低頻的信號特征來提高供水管網(wǎng)漏損檢測性能，通過權(quán)重分配組合窗口局部壓力特征以及重構(gòu)時域信號特征并生成新的擬合窗口壓力供水?dāng)?shù)據(jù)序列，考慮時域和頻域信號對供水壓力的影響最大程度的保留了供水管網(wǎng)在泄漏里可能的重要特征，從而能夠解決供水管網(wǎng)中泄漏檢測準(zhǔn)確率不高的問題，能夠有效地區(qū)分漏損世間，適應(yīng)于不同的管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法，其特征在于，

7.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，

8.一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種結(jié)合時頻域分析的供水管網(wǎng)泄漏檢測方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，涉及管網(wǎng)漏損檢測技術(shù)領(lǐng)域，包括步驟：獲取各個目標(biāo)壓力測點的測點正常供水歷史壓力數(shù)據(jù)；進(jìn)行歸一化處理和分幀處理獲取多個幀窗口供水壓力數(shù)據(jù)序列并得到窗口壓力時域信號；學(xué)習(xí)窗口局部壓力特征；得到各個頻率下的數(shù)據(jù)關(guān)鍵信息；重構(gòu)頻域信號特征、重構(gòu)時域信號特征并得到擬合窗口壓力供水?dāng)?shù)據(jù)序列；獲取重構(gòu)損失集；利用重構(gòu)損失集對管網(wǎng)漏損事件進(jìn)行判別；本發(fā)明的方案中，考慮時域和頻域信號對供水壓力的影響最大程度的保留了供水管網(wǎng)在泄漏里可能的重要特征，從而能夠解決供水管網(wǎng)中泄漏檢測準(zhǔn)確率不高的問題，適應(yīng)于不同的管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘雄虎,羅娟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15