СТАТИСТИЧНИЙ ПІДХІД ДО ВИЯВЛЕННЯ АНОМАЛІЙ У ВОДОРОЗПОДІЛЬНИХ МЕРЕЖАХ

• الحاوية / القاعدة: Вісник Національного технічного університету "ХПÌ": Системний аналіз, управління та інформаційні технології
• المؤلفون الرئيسيون: Oleg Melnikov, Yurii Dorofieiev, Natalia Marchenko
• التنسيق: مقال
• اللغة: الإنجليزية
• منشور في: National Technical University Kharkiv Polytechnic Institute 2025-07-01
• الموضوعات: водорозподільна мережа; аномалія; виток; імітаційне моделювання; epanet; перевірка статистичних гіпотез
• الوصول للمادة أونلاين: http://samit.khpi.edu.ua/article/view/334551
• تدمد: 2079-0023; 2410-2857

Робота присвячена вирішенню задачі розробки автоматизованої системи виявлення аномалій у водорозподільних мережах, основними причинами яких є фонові витоки та розриви труб. Для розв’язання задачі використано статистичний підхід, який полягає у перевірці нульової гіпотези про відповідність показань датчиків тиску та/або витрат води, які надходять в реальному часі, стандартним умовам функціонування мережі. В роботі запропоновано триетапну схему виявлення аномалій, яка включає: статистичне профілювання датчиків мережі; калібрацію системи для досягнення бажаного співвідношення між ризиками хибних тривог та пропуску існуючих аномалій; визначення правил формування висновків про наявність аномалій. Розроблено методику статистичного профілювання та калібрації системи на базі імітаційного моделювання в програмному середовищі EPANET за допомогою програмного інтерфейсу WNTR на мові Python. У процесі такого моделювання на основі збурень попиту на воду отримується розподіл значень показань тиску в датчиках мережі. В якості прикладу досліджено модель мережі водопостачання L-Town, яку було використано в змаганні методів виявлення та ізоляції витоків BattLeDIM. Досліджено чутливість результатів виявлення аномалій щодо діапазону значень датчиків, які вважаються нормальними, а також кількості датчиків, задіяних у процедурі виявлення аномалій. Проаналізовано залежність кількості датчиків із аномальними показаннями від розміру витоку. Встановлено, що не існує комбінації параметрів запропонованої системи виявлення аномалій, які забезпечують оптимальні результати для всіх можливих розмірів витоків одночасно, в результаті чого запропоновано виконувати калібрацію системи за допомогою людино-машинної процедури.