[發明專利]排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法

有效

• 申請號: 201810349074.4
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108615054B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 郭效琛;趙冬泉;杜鵬飛;李萌;鄭鈺
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q10/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

通過對排水管網進行在線監測或利用模型模擬，以得到管網節點對應監測指標的時間序列曲線；

將所述時間序列曲線作為相似性衡量的對象，并利用皮爾遜相關系數和歐氏距離分別獲取節點間相似性矩陣和距離矩陣，其中，進一步包括：

衡量任意兩個節點間的趨勢相似性，將所述兩個節點監測指標所對應的時間序列曲線分別作為兩個變量，以計算變量間的皮爾遜相關系數，系數的計算公式為：

其中，X、Y分別為節點時間序列所對應的變量，r_X，Y為皮爾遜相關系數，E表示數學期望，cov表示協方差，σ表示標準差，X_i表示一個節點各時刻所對應的監測值，Y_i表示另一個節點各時刻所對應的監測值；

獲取m個節點監測指標時間序列彼此間的皮爾遜相關系數，以構建相似性矩陣：

P₀＝(r_xy)_m×m，

其中，r_xy為節點時間序列彼此間的皮爾遜相關系數；

衡量所述任意兩個節點間的絕對值距離，其中，將所述兩個節點監測指標所對應的時間序列曲線分別作為兩個空間點，以計算n維空間中兩個點的歐氏距離，距離的計算公式為：

其中，X、Y分別為節點時間序列所對應的空間點，X_i為一個節點各時刻所對應的監測值，Y_i為另一個節點各時刻所對應的監測值；

獲取所述m個節點監測指標時間序列彼此間的歐氏距離，以構建距離矩陣：

D₀＝(d_xy)_m×m，

其中，d_xy為節點時間序列彼此間的歐氏距離；

根據所述相似性矩陣和距離矩陣進行變化，以得到綜合指標，并根據所述綜合指標衡量所述管網節點間的相似性，其中，進一步包括：

對所述相似性矩陣P₀進行變化得到新的相似性矩陣P₁：

P₁＝(1-r_xy)_m×m＝(s_xy)_m×m，

對所述新的相似性矩陣P₁和所述距離矩陣D₀進行線性比例變化：

其中，s_xy為相似性矩陣P₁的元素；p_xy為節點時間序列相關性系數線性指標；q_xy為節點時間序列歐氏距離線性指標；

構建綜合距離矩陣M：

M＝αP′+βD′＝(m_xy)_m×m(其中，α+β＝1)，

其中，α和β分別為皮爾遜相關性系數和歐氏距離對綜合距離矩陣的影響程度，m_xy為節點時間序列彼此間的綜合距離。

2.根據權利要求1所述的排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法，其特征在于，所述通過對排水管網進行在線監測或利用模型模擬，以得到管網節點對應監測指標的時間序列曲線，進一步包括：

根據所述排水管網的拓撲結構識別區域排水管網的關鍵節點，并安裝在線監測設備，以對目標指標進行在線監測；

對監測節點進行在線連續數據收集，以得到所述多個監測節點的時間序列曲線；

建立區域排水管網模型，并根據已有的監測點數據對模型參數進行率定和驗證；

利用所述區域排水管網模型模擬得到所有節點對應監測指標的時間序列曲線。

3.根據權利要求2所述的排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法，其特征在于，所述目標指標包括液位、流量、懸浮物濃度。

4.根據權利要求2所述的排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法，其特征在于，所述關鍵節點包括管網關鍵連接點、下游匯流點、內澇點。