基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法

摘要

本发明公开了一种基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，属于管道漏损监测领域。本发明的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，利用能耗监测设备对泵房电表进行能耗监测，通过服务器收集和存储能耗数据，通过计算机分析泵房日能耗，采用时间序列模型的趋势移动平均法对泵房的日能耗进行预测，并将预测值与实际监测值做比较，判断管道漏损情况，在出现漏损时采用二分迭代法快速确定漏点最小区域，能够第一时间发现漏损，迅速判定漏点区域，及时修复漏点，能够迅速降低泵房能耗损失和节约水资源，对整个城市的二次供水泵房的节能和小区节水具有重要意义，减少用户投诉，提高社会效益。

权利要求

1.基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、建立泵房能耗在线监测系统：将二次供水泵房的泵房电表与能耗监测设备通信连接，通过能耗监测设备采集泵房电表的能耗数据，并将能耗监测设备采集到的能耗数据同步上传至服务器，将服务器收集和存储的能耗数据下载并传输至计算机，通过计算机对二次供水泵房的日能耗数据进行分析和判定；

S2、分析泵房日能耗：在计算机中，采用时间序列模型的趋势移动平均法对二次供水泵房的日能耗进行预测，并将预测值与实际监测值做比较，当实际监测值相对于预测值出现异常增加时，判定为异常情况，并执行步骤S3；

S3、定位漏点区域：根据小区二次供水管道阀门拓扑结构，采用二分迭代法，在夜间对区域阀门进行关闭操作，通过实时泵房夜间能耗数据变化来确定漏点所在区域，缩小漏点区域范围，确定漏点最小区域；

S4、人工定位漏点并修复：在步骤S3确定的漏点最小区域内，由人工定位二次供水管道的具体漏点并进行修复；

步骤S2中的泵房日能耗预测算法具体为：

设定时间序列为Y1、Y2、Y3、...YT，其中，YT表示第T日泵房能耗监测值，移动平均项为N，N＜T；

(1) (1)

则得到式(1)：M T＝(YT+YT‑1+YT‑2+...+YT‑N+1)/N，其中，M T表示T日N天一次移动平均泵房能耗值；

(2) (1) (1) (1) (1)

再采用二次移动平均得到式(2)：M T＝(M T+M T‑1+M T‑2+...+M T‑N+1)/N，其中，M(2)T表示T日N天二次移动平均泵房能耗值；

(2)

根据式(2)计算出M T作为泵房T日能耗的预测值，并与T日实际监测值CT做比较，若(2)(CT‑M T)/CT＞20％，即判定为异常。

2.根据权利要求1所述的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，其特征在于：根据经验值，移动平均项N取7。

3.根据权利要求1所述的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，其特征在于：步骤S3的分步骤如下：S3‑1、分析小区二次供水管网阀门拓扑结构；

S3‑2、将小区二次供水管网以区域阀门为界分为2个区域；

S3‑3、在夜间关闭分割区域阀门；

S3‑4、实时监测泵房夜间能耗数据，若能耗数据下降明显，则漏损区域在关闭区域阀门之后，若能耗数据没有明显变化，则漏损区域在关闭区域阀门之前；在漏损区域内重复步骤S3‑1至步骤S3‑4直至没有区域阀门可以将管网分为2个区域，得到漏点最小区域。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，其特征在于：在步骤S1中，所述的能耗监测设备采用型号为DTM1218的电力能效监测终端。

5.根据权利要求4所述的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，其特征在于：所述的能耗监测设备与泵房电表采用RS485通讯线缆连接。

6.根据权利要求5所述的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，其特征在于：所述的能耗监测设备与服务器采用无线通信连接。

说明书

基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种管道漏损监测方法，更具体地说，涉及一种基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法。

背景技术

[0002] 城市供水管网是城市建设重要的基础设施，是赖以生存和发展的物质基础，在其维护管理过程中，供水管网存在漏损情况，严重的经常发生爆管等大面积漏损事故，导致供水漏损损失量大，不仅浪费水资源，而且对居民日常生活及供水企业的社会经济效益造成较大影响。

[0003] 随着城市建设的不断发展，越来越多的高层住宅小区出现，而这些高层小区都需要泵房加压二次供水。为了保障居民安全用水，降低管网漏损率，二次供水与管网漏损管理成为了供水行业的热门话题，国家也出台了相关的政策要求。二次供水管道由于运行压力高、管材、施工质量、地面沉降等原因，经常会有供水管道漏损事件发生。二次供水管道的漏损往往较为隐蔽，不易于被及时发现，导致小区内部的二次供水管网漏损率居高不下。一旦发生管道漏损，如果是暗漏的话不易发现，可能漏损数月之久，这样的话，泵房能耗将持续的增加，小区漏损的水量也将比较高(由于二次供水管道压力比较高)，现在一般城市都有几百个二次供水小区而且在不断增加中，一年中整体能耗的浪费和水量的损失将是一个很大的数字；此外，当暗漏变成明漏的时候，自来水公司不得不被动性的抢修而没有及时通知用户，常常会引起投诉，降低了社会效益。

[0004] 目前，二次供水管道的漏损监测主要是通过二次供水总表流量异常进行判断的，而现有很多常规泵房配置简单，往往没有二次供水总表，且即使具有二次供水总表，也大多不具有远传数据的功能，导致判断管道漏损比较困难且不及时。另外，二次供水管网漏点排查也是一项繁重的工作，尤其是暗漏需要花费很多时间逐一排查。

[0005] 基于现有二次供水管道漏损监测存在的上述问题，有必要寻求一种简单且及时的二次供水管道漏损监测和定位方法。

发明内容

[0006] 1.发明要解决的技术问题

[0007] 本发明的目的在于克服现有二次供水管道漏损监测较为困难、发现不及时和漏点排查定位耗时耗力等不足，提供一种基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，采用本发明的技术方案，利用能耗监测设备对二次供水泵房的电表进行能耗监测，通过服务器收集和存储数据，然后利用计算机分析泵房日能耗，采用时间序列模型的趋势移动平均法对二次供水泵房的日能耗进行预测，并将预测值与实际监测值做比较，判断管道漏损情况，在出现漏损时采用二分迭代法快速确定漏点最小区域，减少大量查漏时间，能够第一时间发现漏损，迅速判定漏点区域，及时修复漏点，能够迅速降低泵房能耗损失和节约水资源，对整个城市的二次供水小区泵房的节能和小区节水具有重要意义。

[0008] 2.技术方案

[0009] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0010] 本发明的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，包含以下步骤：

[0011] S1、建立泵房能耗在线监测系统：将二次供水泵房的泵房电表与能耗监测设备通信连接，通过能耗监测设备采集泵房电表的能耗数据，并将能耗监测设备采集到的能耗数据同步上传至服务器，将服务器收集和存储的能耗数据下载并传输至计算机，通过计算机对二次供水泵房的日能耗数据进行分析和判定；

[0012] S2、分析泵房日能耗：在计算机中，采用时间序列模型的趋势移动平均法对二次供水泵房的日能耗进行预测，并将预测值与实际监测值做比较，当实际监测值相对于预测值出现异常增加时，判定为异常情况，并执行步骤S3；

[0013] S3、定位漏点区域：根据小区二次供水管道阀门拓扑结构，采用二分迭代法，在夜间对区域阀门进行关闭操作，通过实时泵房夜间能耗数据变化来确定漏点所在区域，缩小漏点区域范围，确定漏点最小区域；

[0014] S4、人工定位漏点并修复：在步骤S3确定的漏点最小区域内，由人工定位二次供水管道的具体漏点并进行修复。

[0015] 更进一步地，步骤S2中的泵房日能耗预测算法具体为：

[0016] 设定时间序列为Y1、Y2、Y3、...YT，其中，YT表示第T日泵房能耗监测值，移动平均项为N，N＜T；

[0017] 则得到式(1)：M(1)T＝(YT+YT‑1+YT‑2+...+YT‑N+1)/N，其中，M(1)T表示T日N天一次移动平均泵房能耗值；

[0018] 再采用二次移动平均得到式(2)：M(2)T＝(M(1)T+M(1)T‑1+M(1)T‑2+...+M(1)T‑N+1)/N，其(2)中，M T表示T日N天二次移动平均泵房能耗值；

[0019] 根据式(2)计算出M(2)T作为泵房T日能耗的预测值，并与T日实际监测值CT做比较，(2)若(CT‑M T)/CT＞20％，即判定为异常。

[0020] 更进一步地，根据经验值，移动平均项N取7。

[0021] 更进一步地，步骤S3的分步骤如下：

[0022] S3‑1、分析小区二次供水管网阀门拓扑结构；

[0023] S3‑2、将小区二次供水管网以区域阀门为界分为2个区域；

[0024] S3‑3、在夜间关闭分割区域阀门；

[0025] S3‑4、实时监测泵房夜间能耗数据，若能耗数据下降明显，则漏损区域在关闭区域阀门之后，若能耗数据没有明显变化，则漏损区域在关闭区域阀门之前；在漏损区域内重复步骤S3‑1至步骤S3‑4直至没有区域阀门可以将管网分为2个区域，得到漏点最小区域。

[0026] 更进一步地，在步骤S1中，所述的能耗监测设备采用型号为DTM1218的电力能效监测终端。

[0027] 更进一步地，所述的能耗监测设备与泵房电表采用RS485通讯线缆连接。

[0028] 更进一步地，所述的能耗监测设备与服务器采用无线通信连接。

[0029] 3.有益效果

[0030] 采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

[0031] (1)本发明的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，通过在二次供水泵房中建立泵房能耗在线监测系统，利用能耗监测设备对二次供水泵房的电表进行能耗监测，通过服务器收集和存储能耗数据，然后利用计算机分析泵房日能耗，采用时间序列模型的趋势移动平均法对二次供水泵房的日能耗进行预测，并将预测值与实际监测值做比较，判断管道漏损情况，在出现漏损时采用二分迭代法快速确定漏点最小区域，减少大量查漏时间，能够第一时间发现漏损，迅速判定漏点区域，及时修复漏点，能够迅速降低泵房能耗损失和节约水资源，对整个城市的二次供水小区泵房的节能和小区节水具有重要意义；而且，及时发现漏点后，自来水公司能够安排计划性维修并及时通知用户，减少用户投诉，提高社会效益；

[0032] (2)本发明的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，其采用泵房日能耗作为判断能耗是否异常的依据，管道漏损判断更加准确；并且，由于泵房日能耗既有周期性的上下波动，随着小区入住率的提高又具有趋势性增高的变化，因此采用时间序列模型里面的趋势移动平均法进行预测，泵房日能耗预测值更加准确，能够有效监测并及时发现二次供水管道的漏损情况；

[0033] (3)本发明的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，其在判定出现管道漏损后，利用二分迭代法能够快速缩小漏损排查范围，得到漏点最小区域，大大减少了管网漏点排查工作量和排查时间，提高了管网漏损修复效率；

[0034] (4)本发明的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，其能耗监测设备采用型号为DTM1218的电力能效监测终端，具有安装方便、监测精度和稳定性高、安全可靠等优点，并且具有RS485通讯接口和无线通信功能，能够通过RS485通讯协议实现与泵房电表的连接，同时可采用无线通信与服务器连接，便于组网安装，运行稳定可靠。

附图说明

[0035] 图1为本发明的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法的流程图；

[0036] 图2为本发明的基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法的原理框图。

具体实施方式

[0037] 为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

[0038] [实施例]

[0039] 结合图1和图2所示，本实施例的一种基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，包含以下步骤：

[0040] S1、建立泵房能耗在线监测系统：将二次供水泵房的泵房电表与能耗监测设备通信连接，通过能耗监测设备采集泵房电表的能耗数据，并将能耗监测设备采集到的能耗数据同步上传至服务器，将服务器收集和存储的能耗数据下载并传输至计算机，通过计算机对二次供水泵房的日能耗数据进行分析和判定；上述的能耗监测设备优选采用型号为DTM1218的电力能效监测终端，如采用“江苏森维电子有限公司”销售的DTM1218型能效监测终端设备，该能耗监测设备具有安装方便、监测精度和稳定性高、安全可靠等优点，并且具有RS485通讯接口和无线通信功能；在本实施例中，能耗监测设备与泵房电表采用RS485通讯线缆连接，能耗监测设备与服务器采用无线通信连接，能够通过RS485通讯协议实现与泵房电表的连接，同时可采用无线通信与服务器连接，便于组网安装，远程监控，运行稳定可靠。服务器具有数据收集和存储功能，可由人工将服务器内能耗数据下载至计算机中。

[0041] S2、分析泵房日能耗：选取泵房日能耗作为判断能耗是否异常的依据，每日用水相对平稳，泵房每日运行能耗也相对稳定，有利于提高管道漏损判断的准确性；由于泵房日能耗既有周期性的上下波动，随着小区入住率的提高又具有趋势性增高的变化，所以本实施例中采用时间序列模型里面的趋势移动平均法进行能耗预测，使泵房日能耗预测值更加准确，能够有效监测并及时发现二次供水管道的漏损情况；具体地，在计算机中，采用时间序列模型的趋势移动平均法对二次供水泵房的日能耗进行预测，并将预测值与实际监测值做比较，当实际监测值相对于预测值出现异常增加时，判定为异常情况，并执行步骤S3。

[0042] 泵房日能耗预测算法具体如下：

[0043] 设定时间序列为Y1、Y2、Y3、...YT，其中，YT表示第T日泵房能耗监测值，移动平均项为N，N＜T；

[0044] 则得到式(1)：M(1)T＝(YT+YT‑1+YT‑2+...+YT‑N+1)/N，其中，M(1)T表示T日N天一次移动平均泵房能耗值；

[0045] M(1)T值能够预测近期周期性的上下波动值，但对于远期随着小区入住率的提高，泵房日能耗趋势性增高反应滞后，所以再采用二次移动平均得到式(2)：

[0046] M(2)T＝(M(1)T+M(1)T‑1+M(1)T‑2+...+M(1)T‑N+1)/N，其中，M(2)T表示T日N天二次移动平均泵房能耗值；

[0047] 根据式(2)计算出M(2)T作为泵房T日能耗的预测值，并与T日实际监测值CT做比较，(2)若(CT‑M T)/CT＞20％，即判定为异常；根据经验值，上述的移动平均项N优选取7。

[0048] S3、定位漏点区域：根据小区二次供水管道阀门拓扑结构，采用二分迭代法，在夜间对区域阀门进行关闭操作，通过实时泵房夜间能耗数据变化来确定漏点所在区域，缩小漏点区域范围，确定漏点最小区域，能够大大减少管网漏点排查工作量和排查时间，提高了管网漏损修复效率。具体具有如下分步骤：

[0049] S3‑1、分析小区二次供水管网阀门拓扑结构；

[0050] S3‑2、将小区二次供水管网以区域阀门为界分为2个区域；

[0051] S3‑3、在夜间关闭分割区域阀门；

[0052] S3‑4、实时监测泵房夜间能耗数据，若能耗数据下降明显，则漏损区域在关闭区域阀门之后，若能耗数据没有明显变化，则漏损区域在关闭区域阀门之前，从而能够确定漏损发生的区域；在漏损区域内，重复步骤S3‑1至步骤S3‑4直至没有区域阀门可以将管网分为2个区域，最终得到漏点最小区域。

[0053] S4、人工定位漏点并修复：在步骤S3确定的漏点最小区域内，由人工定位二次供水管道的具体漏点并进行修复，缩小了漏点排查范围，提高了管网漏点排查和修复效率。

[0054] 本发明的一种基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法，采用泵房能耗在线监测二次供水管道漏损，能较简单及时地判断漏损。当二次供水管道发生漏损时，二次供水泵房电表能耗必定增加，通过能耗监测设备采集数据同步上传至服务器，将服务器收集和存储的能耗数据下载并传输至计算机，计算机对泵房日能耗数据采用算法分析后判断管道漏损，然后利用二分迭代法迅速判定漏损区域，人工精准定位修复漏点。能够第一时间发现漏损，迅速判定漏点区域，及时修复漏点，能够迅速降低泵房能耗损失和节约水资源，对整个城市的二次供水小区泵房的节能和小区节水具有重要意义；而且，及时发现漏点后，自来水公司能够安排计划性维修并及时通知用户，减少用户投诉，提高社会效益。

[0055] 以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。