[發明專利]基于狀態轉換時延圖的水分配系統異常檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202110105925.2
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112947360B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 徐麗娟;趙大偉;吳曉明;楊淑棉;丁瀟;唐超凡
• 申請（專利權）人: 山東省計算中心（國家超級計算濟南中心）
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.基于狀態轉換時延圖的水分配系統異常檢測方法，其特征是，包括：

獲取水分配系統的混合數據類型狀態數據集；所述混合數據類型狀態數據集，包括：數據采集時間、每個水塔對應的水位、每個水塔所連接的每個水管的開關狀態、和每個水管所連接的每個閥門開關狀態；

將混合數據類型狀態數據集，轉換成二元數據類型狀態數據集；

基于二元數據類型狀態數據集，生成狀態轉換時延圖，所述狀態轉換時延圖，定義為：

SEG＝(Vs，DTs)；

設為圖中頂點集合，頂點集合表示所有設備狀態；

表示從頂點v_i到v_j的狀態轉換關系；

表示狀態轉換集合；

是一個狀態轉換所對應的一組時延序列；

是所有狀態轉換集合Rs所對應的時延集；

獲取水分配系統中的實時數據；其中，實時數據，包括：儲水塔的水位、水管的打開/關閉狀態、閥門開關的打開/關閉狀態；

將所獲取的實時數據，輸入到狀態轉換時延圖中，輸出水分配系統的異常檢測結果；具體步驟包括：

第一步：面向水分配系統產生的狀態數據流，將狀態數據流劃分為二元狀態組；

第二步：如果當前二元狀態組不為空，則遍歷二元狀態；執行下一步；

第三步：如果上一狀態為空，則將上一狀態賦值為本次狀態；執行下一步；

第四步：如果上一狀態與本次狀態相同，則將此狀態持續時間添加上狀態流獲取的時間間隔timeStep，執行第五步；否則，執行第七步；

第五步：判斷當前狀態是否在狀態轉換時延圖的狀態列表中，如果不存在，則執行第六步；否則轉第二步；

第六步：返回-1，表示狀態不存在，將當前狀態添加到異常列表中，執行第二步；

第七步：獲取上一狀態持續時間；

第八步：將上一狀態賦值為當前狀態；

第九步：判斷當前狀態是否在狀態轉換時延圖的狀態列表中，如果不存在，執行第六步，否則進行下一步；

第十步：獲取上一狀態對應的狀態轉換時延圖中的邊；

第十一步：獲取本次狀態轉換；

第十二步：判斷本次狀態轉換是否在狀態轉換時延圖中，如果不在，則返回-2，表示狀態轉換不存在，并將當前狀態轉換添加到異常列表中，執行第二步；否則，執行下一步；

第十三步：判斷本次轉換持續時間是否在預期范圍內，如果不在，則，返回-3，表示轉換持續時間不在預期范圍內，并將當前狀態轉換和持續時間添加到異常列表中，執行第二步；否則執行下一步；其中，第十三步中，通過比較當前持續時間與狀態轉換時延圖中相應邊所對應的持續時間集合，來確定本次轉換持續時間是否在預期范圍內；

第十四步：根據狀態轉換時延圖中的邊，獲取下一預期狀態及其持續時間；執行第二步；

第十四步中，獲取下一預期狀態及其持續時間，通過以下步驟完成：

根據當前狀態在圖中對應的索引，獲取以該索引為有向邊的頭節點，獲取所有邊集合；遍歷所有邊集合，獲取該邊對應的所有的時延集合；將獲取的邊集合及與其對應的時延集合作為預期轉換和預期時延。

2.如權利要求1所述的基于狀態轉換時延圖的水分配系統異常檢測方法，其特征是，所述將混合數據類型狀態數據集，轉換成二元數據類型狀態數據集；具體步驟包括：

混合數據類型狀態數據集，包括：離散變量、連續變量和二元變量；

采用離散變量二元方法，將離散變量轉換為二元變量；

采用連續變量二元方法，將連續變量轉換為二元變量。

3.如權利要求2所述的基于狀態轉換時延圖的水分配系統異常檢測方法，其特征是，所述采用離散變量二元方法，將離散變量轉換為二元變量；具體步驟包括：

離散變量取值空間有限，設離散變量DV取值范圍為則其對應的二元變量為：當DV＝d₀時，對應的二元變量bd₀＝1，其余二元變量取值為0，即BDV＝{1，0，...，0}；此時離散變量列數由原來的1列變為n_d列。