[發明專利]一種城市雨水井多點位水深快速預報的方法

在審

• 申請號: 202210270196.0
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN114936505A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 張挺;詹昌洵;楊丁穎;章思茜;蔣嘉偉
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 張毅

1.一種城市雨水井多點位水深快速預報的方法，其特征在于：包括以下步驟：

S101：構建街道-雨水下水道雙排水系統耦合模型，利用耦合模型得到水深數據集；

S102：對水深數據集采用基于互相關分析的皮爾遜相關系數法對降雨-水深的時間相關性進行分析，得到時間相關性分析結果；

S103：采用Min-Max法對水深數據集進行歸一化，得到歸一化后的數據集；

S104：采用軟注意最大權值法對水深數據集中雨水井各點位間的空間相關性進行分析，得到空間相關性分析結果；

S105：根據時間相關性分析結果、空間相關性分析結果構建基于時空相關性分析的城市雨水井多點位水深快速預報模型；

S106：根據歸一化后的數據集，使用均方誤差作為損失函數，訓練水深快速預報模型，對水深快速預報模型進行優化，得到優化后的模型；

S107：采用均方根誤差RMSE以及納什效率系數NSE對優化后的模型進行評價，得到評價通過的模型；

S108：將評價通過的模型應用于實際水深預報，得到預報結果。

2.如權利要求1所述的一種城市雨水井多點位水深快速預報的方法，其特征在于：所述街道-雨水下水道雙排水系統耦合模型采用于雨洪管理模型SWMM建立。

3.如權利要求1所述的一種城市雨水井多點位水深快速預報的方法，其特征在于：步驟S102中時間相關性分析的具體公式如下：

式(1)、(2)中，是滑動窗口為i時，n個雨水井的降雨-水深相關系數均值；i是滑動窗口數；PCC_i(R,D_j)是滑動窗口為i時，第j個雨水井的相關系數值；n是雨水井個數；R^t-i是降雨數據序列中的第t-i個降雨數據；是平均降雨；是雨水井水深數據序列中第j個雨水井的第i+1個水深值；是雨水井水深數據序列中第j個雨水井的水深均值；t是降雨數據序列總長度；S_R是降雨數據序列的標準差；是第j個雨水井數據序列的標準差。

4.如權利要求1所述的一種城市雨水井多點位水深快速預報的方法，其特征在于：步驟S103中的歸一化，具體如下式：

式(3)中，X_i^*是歸一化后的數據序列；X_i是原始數據序列；X_min是數據序列中的最小值；X_max是數據序列中的最大值。

5.如權利要求1所述的一種城市雨水井多點位水深快速預報的方法，其特征在于：步驟S104中空間相關性分析，具體如下：

式(4)-(7)中，α_i是第i個雨水井的空間權重系數；是雨水井水深數據序列中第i個雨水井的第j個水深值；t是降雨數據序列總長度；Ratio_PCC＞N是皮爾遜相關系數大于N時的比值；A_{N＜PCC＜1.0}是各雨水井互相關混淆矩陣中皮爾遜相關系數在N～1.0時的面積；A_total是各雨水井互相關混淆矩陣總面積；是第i個雨水井皮爾遜相關系數大于N的個數；0N1。