供水管网故障预测的机器学习方法

刘威, 谢志印

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结构工程师 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (04) : 39-47. DOI: 10.15935/j.cnki.jggcs.2024.04.005

供水管网故障预测的机器学习方法

  • 刘威, 谢志印
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摘要

近年来我国各地供水管网运行安全问题频发,造成了巨大的经济损失与严重的社会影响。因此,准确地预测管道故障,精准地维护管道,经济高效地保障供水管网的运行安全具有十分重要的意义。然而,目前关于前沿算法在管道故障预测方面的应用有待探索,并且关于系统性比较机器学习算法的研究尚不多见。为此,首先明确了供水管网故障预测问题,介绍了逻辑回归、随机森林、人工神经网络和一维卷积神经网络四种机器学习算法的基本原理。以我国南方某市工业园区供水管网为例,检验比较了四种模型的故障预测性能,结果显示一维卷积神经网络准确性最好但随机森林效率最高。同时分析了管道特征对故障概率的影响,管径、管长、道路等级与施工企业资质是最重要的四个特征,故障概率与管径、道路等级呈负相关,而与管长、施工企业资质呈正相关。

关键词

供水管网 / 故障预测 / 机器学习 / 管道特征影响

中图分类号

TP181 / TU991.38

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刘威, 谢志印. 供水管网故障预测的机器学习方法. 结构工程师. 2024, 40(04): 39-47 https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.04.005

基金

“十四五”国家重点研发计划(2022YFC3801000); 上海市2022年度“科技创新行动计划”社会发展科技攻关项目(22dz1201201)

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