由不符合平衡方程的測量結(jié)果檢測供水管網(wǎng)的故障英語論文翻譯

1、流量測量和儀器儀表9(1998) 193198由不符合平衡方程的測量結(jié)果檢測供水管網(wǎng)的故障a.menendez *, f. biscarri, a. gomez液壓技術(shù)，電子儀器與應(yīng)用的研究小組，41011塞維利亞，塞維利亞大學(xué)，西班牙1997年8月6日收到；在1998年3月24日收到再校稿；1998年4月20日發(fā)表 摘要：開發(fā)供水管網(wǎng)的需求的發(fā)展以及正確的控制越來越依賴于流量測量。流量平衡允許有流量測量誤差并且評估管路的檢測。如果我們檢測中的錯(cuò)誤的流的平衡，我們不知道哪些測量裝置是錯(cuò)誤的，也沒有發(fā)現(xiàn)什么類型的錯(cuò)誤存在。該和解測得的數(shù)據(jù)是不容易的。為了解決這個(gè)問題，我們可以以下幾部分來完成：（

2、1）系統(tǒng)的分析。根據(jù)可觀測性及冗余的水網(wǎng)：我們應(yīng)該得到的矩陣系統(tǒng)的損壞率h.（2）多次測量不確定度。因此，我們得到的協(xié)方差矩陣r.（3）管路的水流量的估計(jì)。用施加的最大似然估計(jì)的平方作為流量測量，使用h和r矩陣的集合。 （4）比較的估計(jì)值與實(shí)測值。在本文中，作者用一個(gè)實(shí)用的方法。我們已經(jīng)選擇了水供應(yīng)網(wǎng)，充分說明了水流量測量中遇到的所有困難。 1998年愛思唯爾科技有限公司保留所有權(quán)利。命名賦值：b為管路分支數(shù) q為流量 r為多余量 m為實(shí)測流量 e為測試錯(cuò)誤量 n為管路的節(jié)點(diǎn)數(shù)1介紹一組數(shù)據(jù)核對要求一個(gè)靜態(tài)的線性方程組。研究的原則為研究管路的流量測量1,2。對于估計(jì)在流量測量中，我們應(yīng)該作出一

3、些推測：可能的錯(cuò)誤，而不是相互關(guān)聯(lián)的，有方差矩陣的一半定義的正面和與宿命論者平衡方程組。如果是根據(jù)正常的概率密度分布的流量測量誤差函數(shù)。線性最小平方估算結(jié)果將是相同的最大似然估計(jì)。最大似然估計(jì)常常被使用是由于其計(jì)算方法比較簡單。以上的似然估計(jì)要經(jīng)過必要的觀察，觀察是否所有的測量都是在可以接受的測試范圍之內(nèi)，以檢測到壞的測量。后來，我們證明是否可以被視為錯(cuò)誤的概率分布正常（一個(gè)所需的不確定性范圍內(nèi)）和所獲得的結(jié)果是否可以被解釋。2供水管路的長度 在每一個(gè)有各種不同的測量流量的裝置提供網(wǎng)：體積計(jì)量流量計(jì)，流量儀表和長度。可能是瞬時(shí)的數(shù)據(jù)采集，也可能是每小時(shí)或每天，根據(jù)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可用資源而定。為了使

4、這組數(shù)據(jù)米兼容，并完成靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析認(rèn)為，在本文中，我們只使用每天進(jìn)行一次測量。3. 供水管路的分析 3.1 物理描述和供應(yīng)網(wǎng)模型在圖1中，由我們目前的供水管網(wǎng)使用說明書可知示出流量計(jì)的位置和水箱中的水。表示在圖的物理量。1詳見以下列表中的符號：t1 =水箱l =電平表，c250=體積米;m203=超聲波流量儀u201=電磁流量表，c80=體積計(jì); u202=超聲波流量表; c150m=體積米;c150c=體積計(jì); c200=體積米;齊=第i個(gè)流量（立方米）。供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型，我們使用的是圖2，節(jié)點(diǎn)和分支。我們命名一個(gè)節(jié)點(diǎn)到每個(gè)點(diǎn)，其中至少兩個(gè)不同的流量滿足凈。在這個(gè)模型中，我們所代表的節(jié)點(diǎn)的圈子，

5、和他們被命名為i，ii，iii和iv。節(jié)點(diǎn)之間已c250和u202米的，因?yàn)橥ǔ＿@兩種測量會給出不同的讀數(shù)（如果我們認(rèn)為存在測量誤差），我們應(yīng)該區(qū)分每個(gè)從其他的部分。我們每個(gè)管段分開的一個(gè)分支命名兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，或每個(gè)入口/出口管道的凈。在我們的模型供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，我們有10家分公司。 “分支數(shù)5轉(zhuǎn)換的電平變化（測量值由l）進(jìn)入的流量測量，進(jìn)入或離開節(jié)點(diǎn)ii。這導(dǎo)致的類型的方程： 其中a1是水箱t1的固有常數(shù) dl是每天的電平變化（dl）= l（t2）的 - l（t1）3.2管路的已知量 從靜態(tài)的角度來形容供水管網(wǎng)來看，該模型的平衡方程將是： 其中qi為管路的第i個(gè)支流，認(rèn)為總是積極的，aij為第j個(gè)系數(shù)

6、的進(jìn)入/退出節(jié)點(diǎn)。聯(lián)合開展的活動系數(shù)定義如下：aij= 1若進(jìn)入第j個(gè)節(jié)點(diǎn),aij=- 1若離開的第j個(gè)節(jié)點(diǎn);aij=0若琪沒有輸入也沒有離開的第j個(gè)節(jié)點(diǎn)。通過聯(lián)合開展的系數(shù)，我們定義流程進(jìn)入一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為陽性和離開一個(gè)節(jié)點(diǎn)的流為陰性。例如，對于圖的節(jié)點(diǎn)i。如圖2所示，聯(lián)合開展活動的系數(shù)將是：a11 = 1，a21= 1，a31= 1; a41= - 1則出現(xiàn)q1+ q2+ q3 - q4 =0。測量值時(shí)提出了一些測量錯(cuò)誤，向量q是e的一個(gè)函數(shù) 即得到等式：（2）式只適用實(shí)測q。我們說，系統(tǒng)是由等式（2）和（3）所描述的系統(tǒng)。如果測量的方法（qmeas）和管路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在全世界得到認(rèn)可，那么我們

7、就能夠估計(jì)實(shí)測q沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤 即e = 0。3.2.1觀察管路的例子在供水管網(wǎng)中，我們測量以下流量：q1，q2，q3，q4，q5，q7，q8，q9，q10。有9個(gè)流量測量（m = 9）。假設(shè)有沒有測量誤差，我們可以得到q6（不可測量的流動）使用式。 （2）。因此，該系統(tǒng)描述的是在全世界范圍內(nèi)公認(rèn)的。 3.3 多余量如果它提供的信息（測量值）相比過度的小，則由式（2）和式（3）所描述的系統(tǒng)是多余的， 信息需要確定這種狀況下的qtrue。測量是多余的，如果這種抑制不造成損失的可觀測性。在數(shù)學(xué)上，一個(gè)系統(tǒng)是多余的n + m b。數(shù)目多余量表示為：r = n + m - b。我們也可以定義若干冗余的比

8、率來進(jìn)行測量分之間的最小數(shù)量必要的測量，因此，該系統(tǒng)將觀察到的（r（）= r / b - n）商表示米以上最低成本的投入成本在每一個(gè)分支的流量測定所需供水管網(wǎng)。3.3.1管路多余的例子 在供水管路我們有：m = 9測量;n =4個(gè)節(jié)點(diǎn)，b=10個(gè)分支機(jī)構(gòu)，因此，我們得到：多余量 r = 3時(shí);比率冗余= r（）= 3/6= 50。3.4 矩陣系統(tǒng)發(fā)生率 （2）式由管路的布局而定，可以表示在一個(gè)基本分人形式下使用矢量qtrue和的矩陣h的元素的aij系數(shù)： 矩陣hdim n *b是所謂的基質(zhì)中系統(tǒng)的發(fā)病率和完全取決于網(wǎng)路的布局通過聯(lián)合開展活動。 “這個(gè)矩陣的分解導(dǎo)致我們區(qū)分觀察的變量（測量或推算

9、出來），不可觀察變量，方程扣除觀察的不可測量的變量和方程冗余。我們將使用分解算法在3中描述。3.4.1。在扣除分解矩陣h例子在供水管網(wǎng)中，如果我們考慮每一個(gè)分支（測量和不可測量的）中，矩陣h成為并且矢量qtrue = qtrue1 , qtrue2 ,qtrue3 , qtrue4 , qtrue5 , qtrue6 , qtrue7 , qtrue8 , qtrue9 ,qtrue10 t. 我們有用一個(gè)點(diǎn)來代替零以簡化我們的符號。根據(jù)第3.2節(jié)中的定義，我們需要傳入流量為正和為負(fù)的離去流的節(jié)點(diǎn)。現(xiàn)在，如果我們單獨(dú)的分支與實(shí)測流量從不可測量的，我們可以寫為:其中qtrue = qtrue1

10、, qtrue2 ,qtrue3 , qtrue4 , qtrue5 , qtrue6 , qtrue7 , qtrue8 , qtrue9 ,qtrue10 t.現(xiàn)在，我們完成了以下更改:令:(1) string3 = string 3 + string 2; (2) string 2 = - string 2因此，我們打算中的“1”的數(shù)目，以盡量減少列的不可測量的流量。這個(gè)過程是相同的1，用于以獲得的規(guī)范形式矩陣.我們可以得到:重新排列的字符串，我們得到:因此我們可以區(qū)別:觀測變量q1, q2, q3, q4, q5, q7, q8, q9, q10和計(jì)算變量q6多余沒用的方程（雙行框架）

11、：(1) q1 + q2 + q3 = q4(2) q4 = q5 + q7 + q8 + q9(3) q8 = q10(c)去掉的方程（在虛線框內(nèi)）：(4) q6 = q4 - q5.根據(jù)可知性和多余性將矩陣h的分解，使我們能夠減少初始計(jì)量的大小驗(yàn)證問題。因此，我們減少了矩陣h在虛線圈內(nèi)的部分并消除了列方程不可測的變數(shù)：此時(shí)矢量qtrue變成了qtrue =qtrue1 , qtrue 2 , qtrue3 , qtrue4 , qtrue5,qtrue7;qtrue8 ,qtrue9 ,qtrue10 t.3.5.測量的不確定性及矩陣r測量不確定度（d）每米的估計(jì)的基本支柱之一測量結(jié)果6。

12、習(xí)慣上，我們假設(shè)錯(cuò)誤根據(jù)正常的概率分布標(biāo)準(zhǔn)差s的密度函數(shù)。我們可以約推斷=（d）= d / 3（99.7概率）或s =（d）= d / 2（95.4的概率）。我們與什么樣的測量不確定度每個(gè)流量計(jì)？如果我們沒有其他資源，將使用由制造商提供的技術(shù)資料。在這個(gè)例子中供水管網(wǎng)中，我們描述米并定義其，如表1中所示的不確定性。規(guī)范i.s.o. 51684接受學(xué)生的近似值和承認(rèn)si可以近似為：si = di/2.13（每米）。因此，我們將獲得的協(xié)方差矩陣，r，如下：4估計(jì)真正的流量值一旦我們?nèi)〉镁仃噃和假設(shè)一組初始的測量不確定度，我們繼續(xù)估計(jì)多余的變量qestimated我。統(tǒng)計(jì)被命名為選擇標(biāo)準(zhǔn)的最大似然加

13、權(quán)最小二乘估計(jì)，如果目標(biāo)是以盡量減少偏差的加權(quán)的總和估計(jì)測量從電流測量，的限制平衡式 （4）。在數(shù)學(xué)上表示為：式（4）和式（6）的解決方案可以從矩陣1,5得到：使用這個(gè)公式，我們得到的估計(jì)qestimated測得的流量。之后，我們將使用扣除公式計(jì)算的未知（但觀察到的）流動qestimated6的估計(jì)值驗(yàn)證平衡式（4）。 4.1管路例子的估計(jì)對于圖2所描述的示于圖的供水網(wǎng)。我們已經(jīng)收集了24每天每一個(gè)測量的流量：qmeas1，qmeas2，qmeas3，qmeas4，qmeas5，qmeas7，qmeas8，qmeas9和qmeas10。.從統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制點(diǎn)，采集的24個(gè)樣品，每個(gè)測得的流量是一個(gè)

14、最低一個(gè)正確的統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證的樣本數(shù)的估計(jì)。另一方面，為了防止統(tǒng)計(jì)樣本太多，不建議增加太多的數(shù)目：變化流regime，惡劣的接收的數(shù)據(jù)等在圖 3中，我們目前測得的體積qmeas和估計(jì)qestimated的電磁6流流量計(jì)（u201）。qmeas與比較qestimated允許我們估計(jì)的測量誤差式（8）。另外，在圖4，我們在此提出電磁流流量計(jì)（u201）的估計(jì)誤差。為了證明這些統(tǒng)計(jì)誤差的一致性，我們已經(jīng)研究估計(jì)誤差的頻率分布，參見圖5。我們驗(yàn)證一些統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)（如卡方）的24個(gè)樣本?？梢源蟾乓暈榫哂姓龖B(tài)分布的平均為2.28和2.11的統(tǒng)計(jì)樣本，分別表示一個(gè)系統(tǒng)的存在誤差成分和標(biāo)準(zhǔn)偏差的一個(gè)隨機(jī)誤差成分的存在。

15、5錯(cuò)誤值的檢測現(xiàn)在，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制去評估，我們可以檢測任何被否定的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的樣本。因此，我們制定的質(zhì)量控制圖7，x-條形圖和范圍圖，如圖6和圖7所示。在這兩個(gè)圖中，樣品在分別在12個(gè)組中被評估，分別形成有兩個(gè)連續(xù)的曲線。范圍圖7告訴我們，我們必須否定第二組。在因此，我們可以認(rèn)為qmeas3，qmeas4 是不符合實(shí)際的測量結(jié)果。再看其余8組流量測量發(fā)現(xiàn)（m203，c150c，.）這組也出現(xiàn)的范圍之外。一旦我們已經(jīng)消除兩個(gè)異常測量，估計(jì)過程必須與其余的22個(gè)樣品的每一個(gè)重復(fù)測量。6。結(jié)論流量估計(jì)是構(gòu)成“最好”的估計(jì)的過程，通過流量估計(jì)同得一組qestimated驗(yàn)證供水管網(wǎng)平衡方程。該方法還可

16、以檢測和消除壞的測量樣本。所以可以使得它可以很容易地推廣到允許其應(yīng)用到每一個(gè)供水管網(wǎng)。然而，從圖4中我們可以驗(yàn)證測量誤差尤其是由儀表的制造商建議的超過不確定性區(qū)的部分（表1）。我們認(rèn)為主要有兩個(gè)方面的原因：流量計(jì)的磨損與流量的變化。通過24小時(shí)的采樣周期（每日），進(jìn)一步的研究，通過更好的分析評估獲取有用的為維護(hù)和校準(zhǔn)的流量計(jì)的信息，使我們能夠正確做出流量估計(jì)。致謝：作者感謝在emasesa（empresa與儀器儀表abastecimientosaneamiento阿瓜塞維利亞，sa）的人員為他們繼續(xù)提供援助和訪問的水測量的設(shè)施。參考文獻(xiàn)：1 menendez a, biscarri f. me

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