[發明專利]一種基于CFSFDP聚類算法的給水管網壓力監測點布置方法

在審

• 申請號: 202010053680.9
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111291472A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 楊亞龍;蘇亮亮;謝陳磊;張睿;汪明月;朱徐來;許強林;張毅;朱俊超;胡林;張玲;趙自豪;白云飛
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62;G06F113/14
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張祥

1.一種基于CFSFDP聚類算法的給水管網壓力監測點布置方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟A：使用模擬軟件構建管網模型，在管網模型上密集布設壓力監測點，記錄所有壓力監測點的坐標；

步驟B：分別為管網模型配置正常工況和漏損工況，獲取所有壓力監測點在不同工況下的壓力數據，計算每個壓力監測點的壓力影響度和差異系數；

步驟C：利用壓力監測點的坐標、壓力影響度和差異系數構建原始數據集，將原始數據集輸入CFSFDP算法，得到聚類結果；

步驟D：以所有的聚類中心作為壓力監測點的布置位置，類簇數量即為壓力監測點的數量。

2.根據權利要求1所述的一種基于CFSFDP聚類算法的給水管網壓力監測點布置方法，其特征在于：步驟B所述的正常工況下，記錄N個壓力監測點在M個時刻的壓力數據，得到正常工況下的壓力數據矩陣Q＝{P_ij,i∈[1,M],j∈[1,N]}；

分別給每個壓力監測點配置同等級的漏損，獲得N種漏損工況，對每個漏損工況獲取M個時刻所有壓力監測點的壓力數據，其中第k個壓力監測點配置為漏損的工況下壓力數據矩陣記為

3.根據權利要求1所述的一種基于CFSFDP聚類算法的給水管網壓力監測點布置方法，其特征在于：步驟B所述的壓力影響度EF_k的計算方法為：

R_k＝Q-Q_k

差異系數CV_k的計算方法為：

其中，σ_k為正常工況下壓力監測點k在M個時刻的壓力數據的標準差，為正常工況下壓力監測點k在M個時刻的壓力數據的平均數。

4.根據權利要求3所述的一種基于CFSFDP聚類算法的給水管網壓力監測點布置方法，其特征在于：壓力監測點k的坐標表示為(X_k,Y_k)，則步驟C所述的原始數據集的形式為：

D＝{D_k|k∈[1,N]}

D_k＝(X_k,Y_k,EF_k,CV_k),k∈[1,N]

對原始數據集D進行標準化處理后輸入CFSFDP算法，標準化處理采用z-score標準化方法，公式為：

其中D_k′為標準化后的輸入數據，為D中各屬性數據的平均數，D_σ為D中各屬性數據的標準差，對D中每個壓力監測點的數據進行計算后得到標準化處理后的輸入數據D′。

5.根據權利要求4所述的一種基于CFSFDP聚類算法的給水管網壓力測點布置方法，其特征在于：步驟C所述的CFSFDP算法的聚類方法為：依次計算數據集D′中兩個數據對象之間的歐氏距離，基于歐式距離確定每個數據對象的局部密度，基于局部密度確定每個數據對象的聚類中心距離，基于局部密度和聚類中心距離確定聚類中心點。

6.根據權利要求5所述的一種基于CFSFDP聚類算法的給水管網壓力測點布置方法，其特征在于：所述局部密度ρ_j的計算方法為：

其中，dc表示截斷距離，Dis(t,j)表示數據對象D_t,D_j之間的歐式距離。

7.根據權利要求6所述的一種基于CFSFDP聚類算法的給水管網壓力測點布置方法，其特征在于：所述聚類中心距離δ_j的計算方法為：

其中Ψ_j為局部密度大于ρ_j的壓力監測點的集合。