Leak Detection in Urban Hydraulic Systems Using the K-BiLSTM-Monte Carlo Dropout Model

  • سال انتشار: 1403
  • محل انتشار: ژورنال مهندسی عمران، دوره: 10، شماره: 7
  • کد COI اختصاصی: JR_CEJ-10-7_001
  • زبان مقاله: انگلیسی
  • تعداد مشاهده: 110
دانلود فایل این مقاله

نویسندگان

Edgar Orlando Ladino-Moreno

César Augusto García-Ubaque

چکیده

Utility companies lose approximately ۳۵ liters of water for every ۱۰۰ produced due to incorrect, illegal connections and the poor condition of pipes. This study develops an intelligent model to detect leaks using the Kalman filter, BiLSTM neural networks, and the Monte Carlo Dropout algorithm. Using data from the Empresa de Acueductos y Alcantarillados de Bogotá (EAAB), Colombia, autocorrelation analysis, PCA, cluster analysis, ADF and Durbin-Watson tests, Hurst exponent, spectral analysis, and wavelet transform were performed. Then, Kalman filtering techniques were applied, and a BiLSTM architecture controlled with Monte Carlo dropout was implemented. The results showed an accuracy of ۸۷.۴۸% in training and ۸۰.۴۸% in validation. Temporal analysis revealed a stationary behavior in the flow series, and the decrease in spectral intensity around ۰.۲۵ Hz was related to pressure perturbations caused by leaks. A detailed evaluation of pressure and flow signals identified leak patterns with high precision, demonstrating the effectiveness of the wavelet spectrogram in detecting energy disturbances. The novelty of the study lies in the integration of advanced artificial intelligence and combinatorial optimization techniques to improve water resource management, allowing early and accurate detection of leaks, significantly improving compared to traditional methods. Doi: ۱۰.۲۸۹۹۱/CEJ-۲۰۲۴-۰۱۰-۰۷-۰۱ Full Text: PDF

کلیدواژه ها

BiLSTM; Kalman Filtering; Leak; Monte Carlo Dropout; Public Utility Management; Spectral Analysis; Wavelet Transform.

اطلاعات بیشتر در مورد COI

COI مخفف عبارت CIVILICA Object Identifier به معنی شناسه سیویلیکا برای اسناد است. COI کدی است که مطابق محل انتشار، به مقالات کنفرانسها و ژورنالهای داخل کشور به هنگام نمایه سازی بر روی پایگاه استنادی سیویلیکا اختصاص می یابد.

کد COI به مفهوم کد ملی اسناد نمایه شده در سیویلیکا است و کدی یکتا و ثابت است و به همین دلیل همواره قابلیت استناد و پیگیری دارد.