[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

本發明公開了一種排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法，包括：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；根據相似性矩陣和距離矩陣進行變化，以得到綜合指標，并根據綜合指標衡量管網節點間的相似性。該方法能夠根據實際需求調整兩部分所占權重，快速計算、動態評估，使相似性的定量化評估結果更符合排水管網節點特性，支持節點聚類等相關分析，方便準確，應用范圍廣。

技術領域

本發明涉及管網節點相似性識別技術領域，特別涉及一種排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法。

背景技術

隨著在線監測、互聯網及計算機技術的發展，排水管網監測手段逐漸由傳統的人工監測采樣轉變為了實時在線監測，數據形式由瞬時節點數據，轉變為連續的時間序列。在進行排水管網監測點識別與優化、區域排水規律分析、管網診斷評估等方面，都需要對節點間的相關性進行識別。然而缺少一個針對排水管網節點的相似性衡量的定量化指標，不足以支撐節點間相關性的識別及后續的分析與計算。

現有技術中，對排水管網節點間相關性的識別基于人工采樣的少量瞬時數據，與現有在線監測所得數據形式不符，對時間序列相似性的衡量指標未針對排水管網特性進行調整與優化，嚴重影響了排水管網節點間相似性衡量的準確性和全面性。主要缺點如下：

人工采樣得到的排水管網監測數據，大多為某一場次降雨或旱季的瞬時數據，不具有連續性，在進行相似性衡量時，信息量極為有限；且在線監測設備的發展與應用，實時連續的時間序列將成為排水管網監測的主要數據形式。

目前沒有單獨針對排水管網節點間相似性衡量的指標，基于不同指標和方法所得到的結果具有較大差異，產生較強的不確定性，影響后續的計算與分析。

對時間序列相似性進行衡量的常用指標為皮爾遜相關系數和歐氏距離，其中皮爾遜相關系數側重趨勢相似性的衡量，歐氏距離則為絕對值差異性的衡量，對于排水管網節點而言，趨勢相似和絕對值相近都是需要考慮的因素，采用單一指標進行相似性衡量影響了相似性識別的準確性和全面性。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法，該方法可以對于排水管網節點間相似性衡量的綜合指標的構建具有快速計算、動態評估、方便準確、應用范圍廣的優點。

為達到上述目的，本發明實施例提出了一種排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法，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；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。

本發明實施例的排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法，通過對排水管網監測得到管網節點對應監測指標的時間序列曲線，并利用皮爾遜相關系數和歐氏距離得到衡量衡量管網節點間的相似性的綜合指標，具有能夠根據實際需求調整兩部分所占權重，快速計算、動態評估的優點，使相似性的定量化評估結果更符合排水管網節點特性，且支持節點聚類等相關分析，方便準確，應用范圍廣。

另外，根據本發明上述實施例的排水管網節點間相似性衡量的綜合指標構建方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，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。