重访水质传感器布置问题：优化网络可观性与状态估计指标
系统与控制
2020-12-11 v1 系统与控制
摘要
供水管网（WDN）中的实时水质（WQ）传感器有望实现水质指标的管网范围可观性、污染事件检测以及 WQ 动态的闭环反馈控制。为此，先前研究考察了多种指导 WQ 传感器地理布置的方法。这些方法为固定传感器布置（SP）指定一项指标，随后通过指标优化获得最优 SP。这些指标包括最小化入侵检测时间、最小化受入侵事件影响的预期人口与污染水量。与文献不同，本文的目标是提供一种计算方法，考虑被忽视的 WQ 动态状态估计与管网范围可观性指标。该指标通过卡尔曼滤波器为含噪 WQ 动态寻找最小化状态估计误差的最优 WQ 传感器布置——该指标量化了 WDN 可观性。为此，给出了整个 WDN 的 WQ 状态状态空间动态，并提出了可观性驱动的传感器布置算法。该算法考虑了因水力剖面（由一段时间内需求剖面引起的节点水头（压力）与管段流量等水力状态集合）变化导致的 WQ 动态时变特性。文中给出详尽的案例研究，突出针对 WDN 运营者的关键发现、观测与建议。为可复现性提供了 Github 代码。
引用
@article{arxiv.2012.05268,
title = {Revisiting the Water Quality Sensor Placement Problem: Optimizing Network Observability and State Estimation Metrics},
author = {Ahmad F. Taha and Shen Wang and Yi Guo and Tyler H. Summers and Nikolaos Gatsis and Marcio H. Giacomoni and Ahmed A. Abokifa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.05268},
year = {2020}
}