[發(fā)明專利]一種同時(shí)耦合多種先驗(yàn)概率分布的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量校核方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910402643.1
• 申請(qǐng)日: 2019-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110210724B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵煜;楚士鵬;張土喬;俞亭超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/06;G06N7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種同時(shí)耦合多種先驗(yàn)概率分布的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量校核方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)建立需水量多種先驗(yàn)概率分布模型；具體為：

根據(jù)小區(qū)遠(yuǎn)傳水表實(shí)時(shí)提供的需水量時(shí)間序列數(shù)據(jù)x，對(duì)小區(qū)時(shí)間序列在時(shí)間步長(zhǎng)T上進(jìn)行集聚，計(jì)算獲取單一小區(qū)i的需水量x_i和標(biāo)準(zhǔn)差δ_i：

節(jié)點(diǎn)需水量為單個(gè)小區(qū)需水量在空間上的集聚，集聚后的節(jié)點(diǎn)j需水量均值X_j和標(biāo)準(zhǔn)差σ_j為：

將概率分布不同的需水量節(jié)點(diǎn)分到不同的組，相同概率分布的需水量構(gòu)成一個(gè)需水量向量，該向量服從概率分布ρ_g：

X_g＝[X₁,X₂…X_j…X_M]^T

X_g～ρ_g(X_g)

其中X_j為節(jié)點(diǎn)j的需水量，X_g為分組后的節(jié)點(diǎn)需水量；所有的節(jié)點(diǎn)需水量X由各組節(jié)點(diǎn)需水量構(gòu)成：

X＝[X_g(1),X_g(2)…X_g(m)]^T

由概率的乘法原理可知，包含多種先驗(yàn)概率分布的概率密度函數(shù)為：

其中，m為需水量的分組數(shù)量；

(2)建立多先驗(yàn)-監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)耦合的貝葉斯后驗(yàn)概率分布模型，同時(shí)耦合多種先驗(yàn)概率分布，最大化參數(shù)后驗(yàn)概率密度函數(shù)，建立校核目標(biāo)函數(shù)；

(3)對(duì)校核目標(biāo)函數(shù)線性化，獲取節(jié)點(diǎn)需水量的調(diào)整量，更新節(jié)點(diǎn)需水量。

2.如權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)耦合多種先驗(yàn)概率分布的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量校核方法，其特征在于所述的步驟(2)具體為：

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和管網(wǎng)模型輸出都服從正態(tài)分布，則似然概率密度函數(shù)為：

其中，Y為監(jiān)測(cè)值；X為整體節(jié)點(diǎn)需水量；C_D為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣；

將先驗(yàn)概率分布與似然概率分布相乘，得到節(jié)點(diǎn)需水量的后驗(yàn)概率分布：

通過(guò)最大化后驗(yàn)概率密度函數(shù)的對(duì)數(shù)(maxIn[P(X)])獲取目標(biāo)函數(shù)J(X)：

其中，Y為監(jiān)測(cè)值；X為整體節(jié)點(diǎn)需水量；P(X)為后驗(yàn)概率密度函數(shù)；g(X)代表了當(dāng)模型輸入為X時(shí)，模型的輸出值；為第i組節(jié)點(diǎn)需水量的聯(lián)合概率密度函數(shù)；C_D為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣；m為需水量的分組數(shù)量；n_obs為監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量。

3.如權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)耦合多種先驗(yàn)概率分布的供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需水量校核方法，其特征在于，所述的步驟(3)具體為：

當(dāng)目標(biāo)函數(shù)梯度為0時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的最小化，設(shè)定需水量X_j在增加ΔX_j后，使得目標(biāo)函數(shù)對(duì)X_j的偏導(dǎo)數(shù)為0，則

由于不同分組的需水量之間是獨(dú)立的，因此它們之間的導(dǎo)數(shù)為零，

得到，

其中矩陣G_j是矩陣G的子陣，代表第j組需水量的雅各比矩陣；對(duì)于不同的需水量分組，可以分別計(jì)算其雅各比矩陣，以及其后驗(yàn)概率的導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而獨(dú)立的計(jì)算出各組的需水量調(diào)整量ΔX_j，之后，更新節(jié)點(diǎn)需水量調(diào)整量，進(jìn)行下一次迭代，直到達(dá)到最大允許迭代次數(shù)，

其中，ΔX_j為第j組節(jié)點(diǎn)需水量調(diào)整量，為當(dāng)前狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)需水量，為下一步節(jié)點(diǎn)需水量，ε_j為迭代步長(zhǎng)。