文献综述
1、研究背景和意义
进入二十一世纪，信息技术飞速发展，极大地促进了社会生产力的变革，人们的生产、生活方式也随之发生了日新月异的变化。全球出现信息革命的高潮，人们对办公，居住等环境也有了更高的要求，智能建筑就是在这样的背景下产生的。智能建筑[1]以建筑为平台，兼备通信、办公、建筑设备自动化，集系统结构、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个高效、舒适、便利的建筑环境。
在智能建筑中，无论是生命给水，或者是消防给水，再或者是设备冷却给水，给水系统[2]都承担了十分重要的作用，一座建筑的给水系统的合理性直接影响了建筑的舒适性与安全性。一般建筑常用的给水方式大致来说分为以下几类：1.恒速泵直接给水方式2.采用高位水箱或水塔的给水方式3.气压给水方式。传统的给水系统或多或少存在一些问题，比如给水和用水不平衡以及水质污染等，而智能建筑给水系统相对于传统的给水系统来说则更有优势。智能建筑给水系统[3]使用变频调速给水方式对建筑内的水箱进行给水，这种给水方式采用了电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术以及现代化的智能控制技术，能够及时的对水泵电机进行调速，保证了给水与用水的平衡。更重要的是，它能利用计算机网络准确的检测出给水系统存在的故障并及时反馈，可以使人们快速发现故障点并快速解决，这样就提高了给水系统的稳定性和可靠性。
当然，智能建筑给水系统也会存在一些问题，由于给水系统的基本设备水箱和管道受到温度、腐蚀等外界环境影响，经常会发生各种泄漏，造成水资源浪费进而对建筑物及用户造成损害，给水行业将漏损控制问题作为重要课题来研究。本课题研究对象具有不确定性、非线性，这使课题研究难度加大，它的研究范畴为动态系统的故障诊断与系统安全。所研究内容是当今故障诊断领域的一个研究热点和难点，也是典型的多领域、跨学科的研究课题，具体涉及到自动控制技术、传感技术、微弱信号检测、信号处理等多个学科。该项目的成功实施，将会在一定程度上促进相关学科的发展及其相互融合。同时，随着经济的快速发展，我国智能建筑自动化供水必将成为一个新的发展趋势，这样，如何尽可能减少因给水系统泄漏而造成的经济损失和环境污染，就成为摆在我们面前的重要课题。
常用的泄漏检测方法[4]有以下几种：1.电极式检测法2.感应线缆式检测法3.光纤湿度传感器检测法4.超声波检测法等。不过这些方法都存在一些问题，例如：操作复杂，能耗大，成本高等。所以考虑到以上问题，一种基于事件驱动的观测器泄漏检测方法便成为我们关注的重点。事件触发机制策略主要是为了保证控制系统的性能，它在采样周期内以一个特定的事件作为采样信号触发条件。当采样的信号满足一定触发阈值时，采样数据才进过输出。很明显，事件触发策略不但提高了采样的信号的使用效率，而且降低了网络带宽资源的消耗。
本课题将开展智能建筑水箱自动给水系统泄漏检测与定位的研究，为了减低能耗，采用最近提出的基于事件驱动的采样方式来获取系统信息。在分析水箱自动给水系统工作机理的基础上，建立给水系统的简化数学模型，基于此设计并行观测器，所设计的观测能利用少量的基于事件的采样信息对水箱管道进行泄漏检测和定位。相比于常规监测方法，所提方法仅需对水箱安装低功耗的液位传感器即可实现定位目标，从而大大降低了成本和能耗，迎合了当代社会节能减排的潮流，也体现了智能建筑给水系统的合理性与优越性。
2、国内外研究现状及发展趋势
现在国外的许多大中型给水系统配置高水平的综合自动化控制系统，采用DCS或PLC及现场总线等先进技术。依据系统的分布区域设立对应的控制站，由中央控制室监视控制这些控制站。PLC在工业现场进行采集参数及控制设备并通过通信网络使各站之间能够可靠地传递控制参数和状态信息。国外的供水系统将任务分布到各个控制站使风险分散，不会因为单个控制站故障而引起整个供水系统的瘫痪。同时任务的分散执行使给水系统的响应速度和处理复杂问题的能力增强。它们采用的是多PLC集散控制方式，将集中控制的PIC和就地控制的PLC相结合，保证每台水泵控制的独立性。即使集中控制的PLC发生了故障，每台水泵仍然能实现自动控制。目前国外给水系统大部分都能够实现:( 1)自动控制水泵的起停;(2)按具体情况科学调节管道泵运转; (3)恒压变频供水。
国内大部分城市给水系统,包括水厂、生活小区、高层建筑的供水系统,仍采用较为传统的给水方式。给水值班员根据实际的用水量或积累的经验,通过人工的方式调节水泵电机的开停来实现简单的给水控制。当用水量增大,给水压力变小时,即手动增加一台水泵;当用水量减小,给水压力变大时,则把最先运行的水泵电机关停。水泵作为供水工程中的通用机械,消耗着大量的能源,在我国,每年水泵的电能消耗占电能总消耗的21%。为了节约降耗,必须采取调节措施使泵站适应负荷的变化来运行。传统的给水方式存在着许多缺陷,特别是多台水泵给水系统尤为严重。由于水泵电机只能工作在额定运行和停车两种工作状态,无法为用户提供稳定可靠的给水压力,且系统完全依赖于人工操作来控制,因而供水质量受人为因素影响较大,无法为用户提供稳定的给水压力,且经常会出现断水、水管崩裂、泄漏等现象。
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