夜間流量で漏水を探す

L-Townは公開ベンチマークBattLeDIMのネットワークです。43 kmの管路、33か所の模擬圧力センサー、三つの流量計、82台のスマートメーターを備えた、シミュレーション上の町です。その2019年のデータには、同年に始まる19件の漏水が隠れています。私たちはこのネットワーク向けに、水道技術者がすでに使っている道具で漏水探索の仕組みを構築しました。水理モデル、夜間最小流量を用いた水収支、そして圧力残差です。モデルは2018年のデータで校正し、検知のしきい値は2018年のデータのみを用いた自動探索で設定しました。

漏水の検知と位置の特定では、使う時間帯が異なります。緩やかな漏水の検知は、01:00から05:00の水収支を読みます。この時間帯は使用量が最も少ないので、流入量に占める漏水の割合が大きくなります。これとは別に、破裂（バースト）の検知は毎時監視します。位置の特定には一日を通した圧力を使います。このモデルの3月のある日では、19:00に漏水が圧力に残す影響は、04:00の約1.7倍です。警報のたびに、センサーでの圧力変化を、すべての節点に置いた模擬漏水と比較します（各管路には両端の節点の平均を割り当てます）。その後、候補管路の集合は時間を追うごとに絞り込まれていきます。

2019年のデータでは、同年に始まった19件の漏水のうち14件を検知しました。誤報は7件で、さらに13件の報告はすでに把握済みの漏水に対するものでした。うち7件は手法自身が報告済みの漏水、6件は2018年から続いている漏水です。BattLeDIMの採点ルールでは、14件の検知の価値は作業班の費用を差し引いて€289,028です。これに対し、19件すべての漏水で失われる水の価値は€355,472です。33か所の圧力センサーのうち10か所だけを使った場合（流量計はそのまま）、19件中10件を検知しました。また、L-Townは実際の町よりノイズの少ない環境です。推定した家庭の使用量に日ごとに2%の誤差を加えると、同じ手法は二回の試験実行で19件中8〜12件を検知しました。埋め込みビューでは水理ソルバーがブラウザ上で動作します。任意の管路をクリックして漏水を起こしてみてください。

• モデルは2018年のデータで校正しました。検知のしきい値は、2018年のデータのみを用いた自動探索で設定しました。
• 2019年の正解データは2020年から公開されており、手法を構築している間も私たちが参照できる状態にありました。したがって、これは解答が公開済みのベンチマークで得た結果であり、ブラインドテストではありません。
• 2018年に同等の成績だった他のしきい値設定では、19件中9〜16件を検知します（中央値13件）。
• このほか、四つの漏水が2018年から続いていました。公開されている2018年の漏水ファイルに記載があるため、集計には含めていません。
• スコアはBattLeDIMの採点ルールに従い、主催者の採点処理を私たちがPythonに移植したもので算出しました。移植版は、主催者が公開した報告例のスコアをセント単位まで再現します。