本發(fā)明涉及壓力監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種市政管網(wǎng)進水壓力低壓預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在市政供水系統(tǒng)中，對進水壓力進行監(jiān)測保證水管的正常運行至關(guān)重要。進水壓力過低導(dǎo)致水流不暢，無法將水順利輸送至相應(yīng)的地點，影響居民的用水質(zhì)量和生活質(zhì)量，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致水源供應(yīng)中斷，影響城市日常運行。因此，監(jiān)測進水壓力避免出現(xiàn)進水壓力過低具有重要意義。

2、公告號為cn113189450b的中國專利公開了一種基于微氣象監(jiān)測和svm算法的線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，包括：拉曼傳感模塊、布里淵傳感模塊、綜合瑞利散射模塊、時分復(fù)用模塊、覆冰區(qū)域監(jiān)測模塊、覆冰厚度監(jiān)測模塊、風(fēng)速監(jiān)測模塊和基于svm的覆冰報警模塊，基于opgw上各點的溫度值監(jiān)測架空傳輸線的覆冰區(qū)域；基于opgw上各點的應(yīng)變值監(jiān)測架空傳輸線的等值覆冰厚度；根據(jù)opgw的振動頻率監(jiān)測架空傳輸線的風(fēng)速；根據(jù)opgw上各點的溫度值、應(yīng)變值和風(fēng)速，進行覆冰預(yù)警。

3、svm（support?vector?machine，支持向量機）算法作為一種具有較強的分類和回歸能力的算法，能夠用于對市政管網(wǎng)水壓的監(jiān)測，通過歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)壓力變化的潛在規(guī)律，識別正常與異常的壓力模式，及時做出預(yù)警，減少低壓情況的發(fā)生。

4、svm算法在對水管壓力進行監(jiān)測的過程中，會計算出決策函數(shù)值，決策函數(shù)值反映了所監(jiān)測水管的壓力數(shù)據(jù)是否為異常數(shù)據(jù)，然而在對市政供水系統(tǒng)的水管壓力進行監(jiān)測的過程中，隨著水管使用時間的增加，水管內(nèi)壁會存在一定的腐蝕、結(jié)垢、堵塞等問題，影響水管中水流和壓力的分布，進而導(dǎo)致水管的壓力監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決svm算法在對水管壓力進行監(jiān)測的過程中監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性較低的問題，本發(fā)明提供一種市政管網(wǎng)進水壓力低壓預(yù)警方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種市政管網(wǎng)進水壓力低壓預(yù)警方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、獲取市政管網(wǎng)同一時刻的多個數(shù)據(jù)點的壓力數(shù)據(jù)，利用svm算法計算壓力數(shù)據(jù)的初始決策函數(shù)值，對初始決策函數(shù)值進行修正得到最優(yōu)決策函數(shù)值，響應(yīng)于最優(yōu)決策函數(shù)值小于預(yù)設(shè)的預(yù)警閾值，發(fā)出預(yù)警信號；

4、其中，最優(yōu)決策函數(shù)值的計算方法為：

5、計算多個壓力數(shù)據(jù)的分布特征，分布特征表示多個壓力數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，計算任一壓力數(shù)據(jù)的差異水平，差異水平表示任一壓力數(shù)據(jù)與其它壓力數(shù)據(jù)的區(qū)別度；

6、計算任一壓力數(shù)據(jù)的局部差異程度，局部差異程度與差異水平正相關(guān)；計算任一壓力數(shù)據(jù)的最優(yōu)決策函數(shù)值，表達式為：；式中，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻壓力數(shù)據(jù)的最優(yōu)決策函數(shù)值，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻壓力數(shù)據(jù)的初始決策函數(shù)值，為所有數(shù)據(jù)點壓力數(shù)據(jù)的整體分布特征，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻壓力數(shù)據(jù)的局部差異程度，exp為以e為底的指數(shù)函數(shù)。

7、通過對初始決策函數(shù)值進行修正得到最優(yōu)決策函數(shù)值，能夠更準(zhǔn)確地識別出由于水管內(nèi)壁腐蝕、結(jié)垢、堵塞和泄露的問題導(dǎo)致壓力數(shù)據(jù)異常，便于對市政管網(wǎng)進行維護，保證市政管網(wǎng)穩(wěn)定地運行，從而避免由于誤報或漏報導(dǎo)致的潛在風(fēng)險。

8、優(yōu)選的，壓力數(shù)據(jù)的分布特征的計算方法為：

9、計算每個壓力數(shù)據(jù)的變化速率，對得到的所有變化速率利用最小二乘法進行擬合得到擬合平面；計算所有壓力數(shù)據(jù)的變化速率到擬合平面的距離均值和擬合平面的平整度，平整度與距離均值正相關(guān)；

10、計算壓力數(shù)據(jù)的分布特征，表達式為：

11、

12、式中，為第時刻壓力數(shù)據(jù)變化速率的擬合平面的法向量，為擬合平面的決定系數(shù)，為擬合平面的平整度。

13、通過計算分布特征，能夠了解系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和壓力分布的均勻性，便于評估系統(tǒng)的整體性能，以及便于發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。

14、優(yōu)選的，擬合平面的平整度的表達式為：

15、

16、式中，為擬合平面的平整度，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的變化速率到擬合平面的垂直距離，為數(shù)據(jù)點的個數(shù)，exp為以e為底的指數(shù)函數(shù)。

17、優(yōu)選的，擬合平面的平整度的表達式為：

18、

19、式中，為擬合平面的平整度，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的變化速率到擬合平面的垂直距離，為數(shù)據(jù)點的個數(shù)，為以e為底的對數(shù)函數(shù)。

20、通過計算擬合平面的平整度，能夠了解數(shù)據(jù)點的分布狀態(tài)和波動狀態(tài)，便于找到異常數(shù)據(jù)。

21、優(yōu)選的，局部差異程度的表達式為：

22、

23、式中，為第個數(shù)據(jù)點第t時刻壓力數(shù)據(jù)的局部差異程度，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平，為第個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平，為數(shù)據(jù)點的個數(shù)，為所有數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平的最大值，為所有數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平的最小值。

24、優(yōu)選的，局部差異程度的表達式為：

25、

26、式中，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻壓力數(shù)據(jù)的局部差異程度，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平，為第個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平，為數(shù)據(jù)點的個數(shù)。

27、優(yōu)選的，局部差異程度的表達式為：

28、

29、式中，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻壓力數(shù)據(jù)的局部差異程度，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平，為第個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平，為所有數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平的最大值，為所有數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平的最小值。

30、通過計算局部異常程度，便于發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，找到管網(wǎng)的壓力異常點。

31、優(yōu)選的，差異水平的表達式為：

32、

33、式中，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)，為第r個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻壓力數(shù)據(jù)的變化速率，為第r個傳感器第t時刻壓力數(shù)據(jù)的變化速率，為數(shù)據(jù)點的個數(shù)。

34、通過計算數(shù)據(jù)點的差異水平，能夠了解相應(yīng)數(shù)據(jù)點的壓力與其余數(shù)據(jù)點的壓力的差異程度，便于進一步了解壓力數(shù)據(jù)處于異常狀態(tài)的可能性。

35、優(yōu)選的，差異水平的表達式為：

36、

37、式中，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻的壓力數(shù)據(jù)的差異水平，為第j個數(shù)據(jù)點第t時刻壓力數(shù)據(jù)的變化速率，為第r個傳感器第t時刻壓力數(shù)據(jù)的變化速率，為數(shù)據(jù)點的個數(shù)。

38、第二方面，本發(fā)明提供一種市政管網(wǎng)進水壓力低壓預(yù)警系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

39、一種市政管網(wǎng)進水壓力低壓預(yù)警系統(tǒng)，包括：處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序指令，當(dāng)所述計算機程序指令被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)根據(jù)上述的一種市政管網(wǎng)進水壓力低壓預(yù)警方法。

40、本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

41、1、通過對初始決策函數(shù)值進行修正得到最優(yōu)決策函數(shù)值，提高了監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，能夠更準(zhǔn)確地識別出由于水管內(nèi)壁腐蝕、結(jié)垢、堵塞和泄露的問題導(dǎo)致壓力數(shù)據(jù)異常，便于對市政管網(wǎng)進行維護，保證市政管網(wǎng)穩(wěn)定地運行，從而避免由于誤報導(dǎo)致產(chǎn)生潛在風(fēng)險。

42、2、通過對初始決策函數(shù)值進行修正后得到最優(yōu)決策函數(shù)值，能夠更加精準(zhǔn)地定位到存在問題的水管區(qū)域，從而進行有針對性的維修和更換，減少不必要的資源浪費。