Automated Detection of Pipe Bursts and Other Events in Water Distribution Systems

计算机科学 人工神经网络 事件(粒子物理) 假警报 数据挖掘 小波 恒虚警率 人工智能 贝叶斯概率 离散小波变换 实时计算 小波变换 量子力学 物理
作者
Fayyaz Ali Memon,Zoran Kapelan,Dragan Savić
出处
期刊:Journal of Water Resources Planning and Management [American Society of Civil Engineers]
卷期号:140 (4): 457-467 被引量:175
标识
DOI:10.1061/(asce)wr.1943-5452.0000339
摘要

This paper presents a new methodology for the automated near-real-time detection of pipe bursts and other events that induce similar abnormal pressure/flow variations (e.g., unauthorized consumptions) at the district metered area (DMA) level. The new methodology makes synergistic use of several self-learning artificial intelligence (AI) techniques and statistical data analysis tools, including wavelets for denoising of the recorded pressure/flow signals, artificial neural networks (ANNs) for the short-term forecasting of pressure/flow signal values, statistical process control (SPC) techniques for short- and long-term analysis of the pipe burst/other event-induced pressure/flow variations, and Bayesian inference systems (BISs) for inferring the probability of a pipe burst/other event occurrence and raising corresponding detection alarms. The methodology presented here is tested and verified on a case study involving several DMAs in the United Kingdom (U.K.) with both real-life pipe burst/other events and engineered (i.e., simulated by opening fire hydrants) pipe burst events. The results obtained illustrate that it can successfully identify these events in a fast and reliable manner with a low false alarm rate.

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