[發明專利]一種基于信息融合及ARMA模型的污水管網流速檢測方法

在審

• 申請號: 201811187404.0
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109387666A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 李恒;張炎炎;侯大有;朱明山;王峰;肖卓磊;張媛;劉飛彪;李啊敏;陳佳琪;張晨晨;徐小東;袁冬冬;尹佳來
• 申請（專利權）人: 阜陽師范學院
• 主分類號: G01P5/00
• 分類號: G01P5/00
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

1.一種基于信息融合及ARMA模型的污水管網流速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

11)污水管網多傳感器數據的獲取，通過已放置的傳感器讀取其流速數據內容；

12)ARMA模型的建立，建立用于將污水管網流水速度變化擬合為噪聲序列形式的ARMA模型；

13)流速結果的獲得，利用ARMA模型對多傳感器的流速數據進行修正估值計算，并對修正后的多傳感器流速估值進行融合處理，得出污水管網流速數據。

2.根據權利要求1所述的一種基于信息融合及ARMA模型的污水管網流速檢測方法，其特征在于，所述ARMA模型的建立包括以下步驟：

21)將污水管網流水的速度變化轉化為噪聲序列的形式，設定ARMA模型，其設定如下：

A(q^-1)y_i(t)＝C(q^-1)v_i(t)，

其中，y_i(t)是污水管某處某單個傳感器測得的流速觀測值，v_i(t)是y_i(t)對應的系統噪聲，A(q^-1)和C(q^-1)為帶滯后因子q^-1的多項式，其分別具有形式如下：

A(q^-1)＝1+a₁q^-1+...+a_naq^-na，

C(q^-1)＝1+c₁q^-1+...+c_ncq^-nc，

其中，a₁,…,a_na、c₁,…,c_nc均是常參數，na是A(q^-1)的階次，nc是C(q^-1)的階次；

22)設定向量θ，θ采用遞推輔助最小二乘法的拓展算法遞推輔助變量法進行辨識,

θ＝[a₁,a₂,...,a_na,c₁,c₂,...,c_nc]^T；

23)設定其表達式如下：

其中，y_i(t-1),...,y_i(t-na)為歷史上記錄的污水管某處某單個傳感器的污水流速的觀測，為歷史上的對于某處某單個傳感器系統噪聲的估值，T為轉置符號；

24)設定多傳感器中，每一個傳感器的數據均對應相應的表示；

設觀測y(t)，第i個傳感器的觀測是y_i(t)，則用第i個傳感器辨識的參數可由下式得到

其中，是向量θ由第i個傳感器探測結果在t時刻的估值，是在t時刻的估值，P_i(t)是i個傳感器在t時刻的誤差方差矩陣，μ(t)是遺忘因子，β_i為控制因子。

3.根據權利要求1所述的一種基于信息融合及ARMA模型的污水管網流速檢測方法，其特征在于，所述流速結果的獲得包括以下步驟：

31)將多傳感器的流速數據輸入ARMA改進模型，得到多個傳感器的流速數據修正后的流量估值；

32)對多個傳感器的流量估值進行加權融合，

根據最小二乘估計的誤差方差矩陣P_i(t)的跡的倒數作為權重因子，其表達式如下：

w_i＝1/tr(P_i(t))，

其中，tr(P_i(t))為最小二乘估計的誤差矩陣P_i(t)的跡，其倒數即為權重因子w_i；

33)計算觀測y(t)的融合估值為

則可得到多傳感器信息融合狀態的加權融合估值。