城市市政給排水管道作為地下管線的重要組成部分,其規(guī)模不斷擴(kuò)大。其智慧化管理和運(yùn)維水平,直接關(guān)系到整個城市綜合管網(wǎng)的安全運(yùn)行。傳統(tǒng)的管網(wǎng)風(fēng)險評估多為事故后果半定量分析,依賴水力模型的準(zhǔn)確性與數(shù)值模擬的可靠度,不能配合多元監(jiān)測手段的提升帶來的管道系統(tǒng)中可用數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)量相繼增強(qiáng)的發(fā)展。因此本文提出基于機(jī)器學(xué)習(xí)的市政管網(wǎng)運(yùn)維風(fēng)險評估方法,該方法由數(shù)據(jù)驅(qū)動,成本更低,勞動和時間效率更高。一旦校準(zhǔn)、優(yōu)化和驗(yàn)證,不需要過多操作人員,主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作,風(fēng)險評估算法對管道系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測,使得管網(wǎng)模型的維護(hù)變得非常高效。首先,搜集國內(nèi)外市政管網(wǎng)的運(yùn)維風(fēng)險研究資料。通過數(shù)據(jù)挖掘,文獻(xiàn)查閱,詢問調(diào)研方法,在統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上研究城市市政管網(wǎng)運(yùn)維風(fēng)險的內(nèi)容及事故發(fā)生原因,包括物理、操作和環(huán)境特征三種類型。整理導(dǎo)致市政管網(wǎng)運(yùn)維過程中的安全事故因素,發(fā)現(xiàn)供水與排水管網(wǎng)的事故類型中腐蝕老化的占比都偏大,其次是施工質(zhì)量或第三方破壞因素。其次,針對現(xiàn)有管網(wǎng)運(yùn)維風(fēng)險評估模型研究中的不足,提出一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的管網(wǎng)運(yùn)維風(fēng)險評估方法,包括模型的數(shù)學(xué)原理,數(shù)據(jù)預(yù)處理方法,參數(shù)選擇和優(yōu)化等。通過對幾種算法的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行評估,確立了... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

給排水管網(wǎng)事故統(tǒng)計(jì)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文11圖2-1給排水管網(wǎng)事故統(tǒng)計(jì)圖2-2管網(wǎng)漏損及爆管統(tǒng)計(jì)根據(jù)圖表可以看出供水與排水管網(wǎng)的事故類型中腐蝕老化的占比都偏大，其次是施工質(zhì)量或第三方破壞因素。根據(jù)十二五以來管網(wǎng)漏損率曲線呈現(xiàn)下降趨勢，可以推斷，管段年齡與管段破損有相關(guān)性，另一種可能則是市政系統(tǒng)新建管道換用了更耐用的材料。2.3機(jī)器學(xué)習(xí)方法機(jī)器學(xué)習(xí)是一門從數(shù)據(jù)中研究算法，使用算法解析數(shù)據(jù)，從中學(xué)習(xí)，對未知事物做出決定或預(yù)測的科學(xué)學(xué)科。機(jī)器學(xué)習(xí)是多領(lǐng)域交叉學(xué)科，機(jī)器學(xué)習(xí)需要編程、數(shù)理統(tǒng)計(jì)以及相應(yīng)的專業(yè)領(lǐng)域知識。機(jī)器學(xué)習(xí)研究的是計(jì)算機(jī)怎樣模擬人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識或技能，并重新組織已有的知識結(jié)構(gòu)使之不斷改善自身。簡而言之，就是計(jì)算機(jī)從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)出規(guī)律和模式，以應(yīng)用在新數(shù)據(jù)上做預(yù)測的任務(wù)。數(shù)據(jù)（Data）、學(xué)習(xí)算法（LearningAlgorithm）、模型（Model）是機(jī)器學(xué)習(xí)三要素，機(jī)器學(xué)習(xí)的輸入是數(shù)據(jù)（Data），學(xué)到的結(jié)果叫模型（Model）。從數(shù)據(jù)中學(xué)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文12得模型這個過程叫做學(xué)習(xí)算法（LearningAlgorithm）。本研究所有計(jì)算都是在桌面計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的，該計(jì)算機(jī)具有3.0GHzInteli5CPU、8GBRAM和Windows10操作系統(tǒng)。圖2-3機(jī)器學(xué)習(xí)算法流程圖假設(shè)了GroundTruthf的存在，那么學(xué)習(xí)算法要做的就是找出某個映射，使這個映射盡可能得接近f。在實(shí)際的訓(xùn)練過程中，學(xué)習(xí)算法會有一個假設(shè)集合(HypothesisSet，記作H)，這個集合包含所有候選的映射函數(shù)。學(xué)習(xí)算法做的事情就是從中選出最好的g，使得g接近f。機(jī)器學(xué)習(xí)工作流程一般分為四步：（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（2）訓(xùn)練模型（3）模型評估（4）預(yù)測（測試）新數(shù)據(jù)根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)是否有標(biāo)注，機(jī)器學(xué)習(xí)問題大致劃分為監(jiān)督學(xué)習(xí)（SupervisedLearning）和無監(jiān)督學(xué)習(xí)（UnsupervisedLearning）兩大類：（1）監(jiān)督學(xué)習(xí)：每個輸入樣本都有標(biāo)注，這些標(biāo)注就像標(biāo)準(zhǔn)答案一樣“監(jiān)督”學(xué)習(xí)的過程。而監(jiān)督學(xué)習(xí)又大致分成兩類：分類（Classification）和回歸（Regression）：A.分類問題：標(biāo)注是離散值，比如“破壞”和“非破壞”。如果標(biāo)注只有兩個值，則稱為二分類，如果標(biāo)注有多個值，則稱為多分類。B.回歸問題：標(biāo)注是連續(xù)值，比如如果問題是預(yù)測溫度變化，溫度作為標(biāo)注就是一個連續(xù)值，屬于回歸問題。（2）無監(jiān)督學(xué)習(xí)：訓(xùn)練樣本沒有標(biāo)注，無監(jiān)督學(xué)習(xí)解決的典型問題是聚類（clustering）問題。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的海底管道點(diǎn)蝕疲勞損傷失效模型研究[J]. 駱正山,趙樂新,王小完.  表面技術(shù). 2020(01)
[2]EPANET在供水管網(wǎng)漏損檢測中的研究[J]. 劉小俊,李尋,張雪.  供水技術(shù). 2019(06)
[3]基于事故率的城市供水管網(wǎng)全壽命運(yùn)行可靠性[J]. 劉威,宋朝陽.  同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(09)
[4]基于分布式傳感器在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的排水管網(wǎng)安全運(yùn)行問題識別與分析[J]. 周標(biāo),董毓良.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2019(25)
[5]基于排水動態(tài)管控平臺的在線監(jiān)測系統(tǒng)在城市排水運(yùn)維中的應(yīng)用[J]. 朱志文,左達(dá)任,林健新,孫連鵬.  節(jié)能與環(huán)保. 2019(05)
[6]管線大數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用探討[J]. 吳思,高倩影,陳勇,陳靜,張金花.  城市勘測. 2017(06)
[7]市政管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢探究[J]. 鄭衛(wèi)國.  城市建設(shè)理論研究(電子版). 2017(03)
[8]基于SCADA壓力監(jiān)測的爆管定位分析[J]. 陶濤,顏合想,信昆侖,瞿玲芳.  供水技術(shù). 2016(04)
[9]“十三五”中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、就業(yè)與社會保障——中國社會科學(xué)論壇（2015年·經(jīng)濟(jì)學(xué)）國際研討會綜述[J]. 謝倩蕓.  勞動經(jīng)濟(jì)研究. 2015(06)
[10]關(guān)于城市供水管網(wǎng)綜合評估方法的探討[J]. 何維華.  給水排水. 2015(09)

博士論文
[1]大規(guī)模XML數(shù)據(jù)并行處理機(jī)制研究[D]. 宋坤芳.華中科技大學(xué) 2019
[2]地形因素影響下重慶市主要土壤的質(zhì)地類型空間分布預(yù)測研究[D]. 李愛迪.西南大學(xué) 2019

碩士論文
[1]城市排水管網(wǎng)脆弱性診斷的應(yīng)用研究[D]. 丁聿.天津理工大學(xué) 2019
[2]基于深度學(xué)習(xí)的程序識別算法的優(yōu)化[D]. 李趙迪.西安電子科技大學(xué) 2018
[3]基于WATERGEMS的供水管網(wǎng)建模及優(yōu)化調(diào)度研究[D]. 吳丹.沈陽建筑大學(xué) 2018
[4]城市供水管網(wǎng)風(fēng)險分析及評價[D]. 邢翔軒.西安建筑科技大學(xué) 2012



本文編號：3511197