(19)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 202111666448.3 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区浙江大 学紫金港校区安中大楼 A504 (72)发明人 郑飞飞　姬熠冉　 (74)专利代理 机构 杭州天昊专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 33283 专利代理师 何碧珩 (51)Int.Cl. G01N 1/10(2006.01) G01N 1/20(2006.01) G01N 33/18(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于水质动态优化取样的供水管网污 染源定位方法 (57)摘要 本发明提供一种基于水质动态优化取样的 供水管网污染源定位方法， 其步骤如下： 按步骤 S11‑S12初始化子区域和可疑管道。 S2:按步骤 S21‑S22进行取样、 样品检测和可疑管道更新。 S3： 按步骤S31 ‑S34根据上一次取样的检测情况 进行操作。 S4： 重复S2 ‑S3的操作， 直至可疑管道 中没有可 以取样的点， 定位完成。 本发明提出了 一种供水管网污染源定位的新思路， 能够有效解 决传统定位方法中传感器技术不成熟和水质模 型可靠性不足的问题， 能够以较低成本快速准确 地定位管网中的污染源， 具有广泛的应用场景。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 114459810 A 2022.05.10 CN 114459810 A 1.一种基于水质动态优化取样的供 水管网污染源定位方法， 其特 征在于， 步骤如下： S1:按步骤S1 1‑S12初始化子区域和可疑管道； S11:确定管网中可以取样的点， 确定每个循环中的取样点数量n， n个取样点将管网分 为T个子区域： T＝2n 1‑1 其中， 子区域是与一组取样点具有相同上下游关系的管道的集合， 例如， 当n＝1时， 管 网中是取样点上游的管道共同组成一个子区域， 其余不是取样点上游的管道组成另一个子 区域； 当n＝2时， 管网被划分为四个子区域： 同时是两个取样点上游的管道集合、 仅是第一 个取样点上游的管道 集合、 仅是第二个取样点上游的管道集合以及均不是两个取样点上游 的管道集 合； 同理， n个取样点将管网分为T个子区域； S12:管网中所有的管道都被标记为可疑管道； S2:按步骤S21 ‑S22进行取样、 样品检测 和可疑管道更新； S21： 通过最小化目标函数 F(A)来选择 取样点， 记为取样组A， 取样并检测； 其中， Lall为当前所有可疑管道的长度和， Li为第i个子区域中可疑管道的长度和； S22： 根据样品检测结果更新可疑管道， 方法为： (1)如果所有样品都有污染： 可疑管道 更新为取样点的上游管道的交集； (2)如果部 分样品有污染： 可疑管道更新为有污染的取样 点的上游管道的交集减去 无污染的取样点的上游管道的并集， 即， 可疑管道Q＝有污染的取 样点的上游管道的交集Q1’ ‑无污染的取样点的上游管道的并集Q2； (3)如果 所有样品都无污 染： 可疑管道更新 为取样点的上游管道并集的补集； S3： 按步骤S31 ‑S34根据上一次取样的检测情况进行操作； S31： 如果S21中有污染的样品数量小于二， 则跳过S3； S32:如果S22中更新的可疑管道为空， 将可疑管道更新为有污染的取样点的上游管道 的并集减去 无污染取样点的上游管道的并集， 即， 可疑管道 Q＝有污染的取样点的上游管道 的并集Q1‑无污染取样点的上游管道的并集 Q2， 并跳过S3； S33： 将一个取样点位置确定为当前可疑管道的末端， 剩余的n ‑1个取样点按照S21的方 法确定， 对确定的n个取样点 位置进行 取样并检测； S34： 如果S33中可疑管道末端取样点的检测结果为无污染， 则将可疑管道更新为S2 1中 有污染的取样点上游管道的并集减去无污染的取样点上游管道的并集， 再减去S33中可疑 管道末端取样点的上游管道； 即， 可疑管道Q＝有污染的取样点的上游管道的并集Q1‑无污 染取样点的上游管道 的并集Q2‑可疑管道末端取样点的上游管道Q3， 否则将可疑管道按照 S22中的方法更新； S4： 重复S2 ‑S3的操作， 直至可疑管道中没有可以取样的点， 定位完成。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114459810 A 2一种基于水质 动态优化取样的供水管 网污染源定位方 法 技术领域 [0001]本发明属于城市供 水领域， 具体涉及城市供 水管网中的污染源定位 技术。 背景技术 [0002]供水管网是重要的城市基础设施， 负责将清洁的自来水输送到城市各处。 供水管 网分布错综复杂且大部分管道埋在地下， 其天生具有脆弱性， 故其正常运行易受到各种因 素干扰。 例如因管道破损而导致的外界物质从破损处入侵、 因部分管道老化或腐蚀而导致 管道释放有害物质、 因不规范施工而导致的管道错接以及人为故意投毒等。 这些事件会影 响自来水水质从而造成安全风险， 极大地威胁自来水用户的生命健康安全。 因此， 对供水管 网进行水质保障是一项重要工作。 [0003]供水管网中的水质保障工作一般可以分为三部分， 包括： (1)对管网进行水质风险 监测， (2)对污染源进行定位以及， (3)对找到的污染源进行控制和清除。 其中， 对污染源进 行定位是指当管网中发生污染事件时， 利用各种测量和模拟的手段来尽可能缩小污染源所 在的范围， 从而为 随后的污染源控制和清除工作提供便利。 常用的污染源定位方法是利用 安装在管网中的在线水质传感器的数据， 耦合水力水质模型， 并利用各种模拟拟合手段来 推测污染源的位置。 然而， 目前由于传感器的安装和维护费用高昂、 传感器技术能够监测到 的水质指标种类有限和精确的水质模型难以获得等因素， 这种利用在线 水质传感器采集数 据的方法往 往存在于理论推导和实验室验证阶段， 而缺乏大规模实际应用的条件。 [0004]除了安装在线传感器， 水质取样是另一种在供水管网中进行水质测量的方法。 水 质取样是指通过人工在管网中某处取得水样并带回实验室检测的方法。 通过实验室检测可 以获得水样的详细水质指标， 样品的检测结果可以充分反映取样点及其上游管道的水质情 况。 另外， 相较于安装在线传感器， 人工水质取样在费用上也有优势， 特别是在中国这样人 力成本较低的发展中国家。 因此， 通过水质取样的方式定位管网中的污染源是一种 更现实 的选择。 影响水质取样方法定位污染源效率的主要因素是取样点位置的选择； 管网中可以 取样的点很多， 但受 限于实验室的检测能力以及人员配备等情况， 能够同时取样并检测的 样品数量是有限的； 另一方面， 取样点的选择要考虑已检测样品的检测结果。 这意味着取样 点的位置需要优化和动态地选择。 发明内容 [0005]本发明所要解决的技术问题： 提出一种基于水质动态优化取样的供水管网污染源 定位方法， 通过优化选择每 个循环中的取样点 位置， 从而提高定位污染源的效率。 [0006]本发明具体采用的技 术方案如下： [0007]一种基于水质动态优化取样的供 水管网污染源定位方法， 其 步骤如下： [0008]S1:按步骤S1 1‑S12初始化子区域和可疑管道。 [0009]S11:根据实际情况确定管网中可以取样的点， 例如对于一个管网， 一般在消火栓 处可以方便地取 水样， 另外， 从居民家中或者 其他有水龙头地地方取样也可以。说　明　书 1/5 页 3 CN 114459810 A 3