(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111681736.6 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 宁超列　王硕　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 代理人 杨元焱 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06Q 10/00(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种供水管网巡检、 查漏和改造三阶段病害 诊断方法 (57)摘要 本发明涉及一种供水管网巡检、 查漏和改造 三阶段病害诊断方法， 包括健康诊断步骤、 安全 评估步骤和事故预测步骤。 健康诊断步骤包括： 根据供水管网的基础属性数据和历史事故数据， 采用指标评分法确定供水管网的高风险管段； 安 全评估步骤包括： 根据供水管网的基础属性数据 和实时监测数据， 建立供水管网在不同载荷下的 力学模型， 确定模型中的静态参数与动态参数， 判断每根管道是否达到极限承 载能力， 若是则生 成预警信号； 事故预测步骤包括： 根据每根管道 的基础属性数据和历史事故数据， 建立预测模 型， 预测未来不同年限内每根管道的事故率。 与 现有技术相比， 本发明的病害诊断过程更加全面 和完整， 病害 诊断结果更加准确、 可靠和实用。 权利要求书3页 说明书9页 附图5页 CN 114372411 A 2022.04.19 CN 114372411 A 1.一种供水管网巡检、 查漏和改造三阶段病 害诊断方法， 其特征在于， 包括健康诊断步 骤、 安全评估步骤和事故预测步骤； 所述的健康诊断步骤 包括： 根据供水管网的基础属性数据和历史事故数据， 采用指标评分法计算每根供水管道的 初始健康分， 根据初始健康分确定供 水管网的高风险管 段， 指导供 水管网的巡检； 所述的安全评估步骤 包括： 根据供水管网的基础属性数据和实时监测数据， 建立供水管网在不同载荷下的力学模 型， 确定力学模型中的静态参数和动态参数取值， 根据供水管网的基础属 性数据和历史事 故数据， 确定静态参数和动态参数 的取值， 再通过力学模型判断每根管道是否达到极限承 载能力， 若是则生成预警信号， 否则不 生成预警信号， 指导供 水管网的查漏； 所述的事故预测步骤 包括： 根据供水管网的基础属性数据和历史事故数据， 建立预测模型， 预测每根管道未来不 同年限内的事故率， 指导供 水管网的改造 。 2.根据权利要求1所述的一种供水管网巡检、 查漏和改造三阶段病 害诊断方法， 其特征 在于， 所述的指标评分法的具体过程包括： 根据供水管网的基础属性数据和历史事故数据， 确定 评价指标和 属性类型； 确定每类评价指标不同属性类型的分值； 根据供水管网的历史事故数据， 采用主成分 分析法， 获得每 类评价指标的权 重。 3.根据权利要求2所述的一种供水管网巡检、 查漏和改造三阶段病 害诊断方法， 其特征 在于， 所述的主成分 分析法的具体过程包括： 31)设有n个事故样本和p项评价指标， 建立样本矩阵： 其中， xij表示第i个事故样本第j项评价指标的分值； 32)使用Z ‑score法对样本矩阵进行 标准化变换， 获得 标准化矩阵； 33)计算标准 化矩阵的协方差和协方差矩阵， 计算公式为： R＝( σij)p×p 其中， σij为标准化矩阵的协方差， R为协方差矩阵； 34)计算标准 化矩阵的特 征值， 计算公式为： | λE‑R|＝0 其中， λ为标准 化矩阵的特 征值， E为标准 化矩阵的特 征向量； 35)计算每项评价指标的贡献率， 并作为评价指标的权 重， 计算公式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114372411 A 2其中， αi为第i项评价指标的贡献率； 36)计算每根管道的初始健康分， 计算公式为： 其中， G为管道的初始健康分， Si为第i项评价指标的分值。 4.根据权利要求1所述的一种供水管网巡检、 查漏和改造三阶段病 害诊断方法， 其特征 在于， 所述的静态参数和动态参数的取值确定过程包括： 基于供水管网的基础属性数据， 结合已有研究结果或开展实验室试验， 确定每根管道 的静态参数； 基于供水管网的日常运维数据， 采用伽乐金插值方法， 确定每根管道的动态参数。 5.根据权利要求1所述的一种供水管网巡检、 查漏和改造三阶段病 害诊断方法， 其特征 在于， 所述的供 水管网在不同载荷下的力学模型表达式为： 其中， σx为管道轴向应力， σθ为管道环向应力， Km为抗弯系数， Cd为计算系数， Kd为变形系 数， αP为热力系数， vp为管材泊松比， Ep为管材弹性模量， Bd为管顶沟槽宽度， D为管道直径， t 为壁厚， Ic为冲击系数， Ct为路面荷载系数， κ为管道有效长度， β 为冰冻荷载系数， γs为土 重， Q为轮压荷载， Pi为内部压力， ΔT为 运行过程与初始埋设时的温差 。 6.根据权利要求5所述的一种供水管网巡检、 查漏和改造三阶段病 害诊断方法， 其特征 在于， 所述的通过力学模型判断每根管道是否 达到极限承载能力的过程包括： 根据管道的轴向应力σx和环向应力σθ， 计算管道泄漏风险系数FS， 根据FS判断每根管道 是否达到极限承载能力。 7.根据权利要求6所述的一种供水管网巡检、 查漏和改造三阶段病 害诊断方法， 其特征 在于， 所述的极限承载能力判断标准包括： 如果σx>0， 且σθ>0： 如果σx>0， 且σθ<0： 如果σx<0， 且σθ>0：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114372411 A 3