一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法

本发明涉及城市排水系统监测系统的动态预警值计算方法。

背景技术：

0、技术背景

1、排水管网综合监控业务是对排水系统各类设施(厂站网)、监测点位、维护管理人员的综合监控管理，实时监控其运行工况、相关联的液位、流量、水质、人员信息。同时能够在应急情况下快速获取管辖区域总体情况，判断和执行有效的处置方案。

2、排水系统监测设备预警是发现系统异常状况的重要手段，其中，合理的预警阈值是监测预警效果的重要保障。然而，现有排水系统液位预警阈值往往采用静态指标，即单一值。这种静态的指标忽略了用水规律，弱化了时程变化情况。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，能够基于长系列监测数据，利用统计学分析方法，确定监测指标的动态阈值，使得阈值的变化可以反应特定点位的用水规律，对报警的合理性有较大帮助。为此，本发明采用以下技术方案：

2、一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，其特征在于包括如下步骤：

3、步骤一，获取排水管道液位计历史监测数据，获得监测数据序列，监测数据序列中的检测数据之间有时间间隔；

4、步骤二，设置计算起止时间，计算长度小于监测数据序列长度，采用改变开始时间的滚动计算方法，划分相应的计算序列；

5、步骤三，将各计算序列依据每天对应的相同时间段分为多个数组，每个数组之间具有相同的时间间隔；每个数组包含计算序列中的对应时间段监测数据；

6、步骤四，针对各计算序列，分别计算各数组的上四分位数及下四分位数。

7、步骤五，计算各序列中，各数组的上限值及下限值。

8、步骤六，将各计算序列中，各个数组的上限值及下限值按时间串接，得到该起止时间条件下的液位上下限动态曲线。

9、步骤七，将不同起止时间计算序列的液位上下限值置于同一表格中。

10、步骤八，对各个计算序列的上限值取上包线，各个序列的下限值取下包线。得到预警值动态曲线。

11、一种较优的实施方式为，步骤一中，监测数据序列长度为59天，数据间隔为1分钟，即1条/分钟，监测数据的时间间隔可根据设备情况选定，为保证样本数量，以设备最小数据采集步长为宜。

12、一种较优的实施方式为，步骤二中，计算长度为30日，采用改变起止时间的方式得到计算序列si，其中i为序列开始日期，如第1-30天为1个计算序列，第2-31天为第2个计算序列，第30-59天为第30个计算序列。共计形成30个计算序列：

13、{s01,s02,s03,...,s30}

14、一种较优的实施方式为，步骤三中，将监测数据分为24个组，0-1时、1-2时、2-3时、…、23-24时，共计24个组。每个组中，每日理论上存在60条数据，时间长度为30日，各组理论上均存在1800条数据。各计算组以sij表示，i为序列开始日期，j为数组结束时间：

15、

16、一种较优的实施方式为，步骤四中，首先将计算组sij中的数据从小到大排列，并计算下四分位数qijl及上四分位数qiju，i，j与前述含义相同。进一步的，计算四分位数间距iqrij

17、iqrij＝qiju-qijl

18、一种较优的实施方式为，步骤五中，计算各组上限值tiju及下限值tijl,计算方法为：

19、tiju＝qiju+1.5*iqrij

20、tijl＝qijl-1.5*iqrij

21、其中，若tijl小于0，则将其规定为0。

22、一种较优的实施方式为，步骤六中，序列si的上限值为其计算组中各时段的上限值，共计24个，即{ti01u,ti02u,ti03u,...,ti24u},序列si的下限值为其计算组中各时段的下限值，共计24个，即{ti01l,ti02l,ti03l,...,ti24l}。

23、一种较优的实施方式为，步骤七中，统计各序列上限值及下限值，得到上限值矩阵u及下限值矩阵l如下：

24、

25、一种较优的实施方式为，步骤八中，计算u中各列最大值，得到最大值上包线组fu，计算l中各列最小值，得到最小值下包线组fl。

26、fu＝{max(ti01u),max(ti02u),max(ti03u),...,max(ti24u)}

27、fl＝{min(ti01u),min(ti02u),min(ti03u),...,min(ti24u)}

28、根据本发明目的的第二个方面，本发明提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述排水系统动态预警值计算方法的步骤。

29、根据本发明目的的第三个方面，本发明一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述排水系统动态预警值计算方法的步骤。

30、本发明基于稳定的监测数据，利用大数据分析及统计学的计算方法，提出一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，确定监测指标的动态阈值，阈值的变化反应特定点位的用水规律，使得城市排水系统感知设备的预警值更加合理。

技术特征：

1.一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，其特征在于包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，其特征在于步骤一中，监测数据序列长度为59天，数据间隔为1分钟，即1条/分钟。

3.如权利要求2所述的一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，其特征在于步骤二中，设置计算起止时间，计算长度为30日，采用改变开始时间的滚动计算方法，划分为30个计算序列si，其中i为序列开始日期，

4.如权利要求3所述的一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，其特征在于步骤四中，首先将计算组sij中的数据从小到大排列，并计算下四分位数qijl及上四分位数qiju，并还计算四分位数间距iqrij：

5.如权利要求4所述的一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，其特征在于步骤五中，计算各组上限值tiju及下限值tijl的计算方法为：

6.如权利要求5所述的一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，其特征在于步骤六中，序列si的上限值为其计算组中各时段的上限值，共计24个，即{ti01u,ti02u,ti03u,...,ti24u},序列si的下限值为其计算组中各时段的下限值，共计24个，即{ti01l,ti02l,ti03l,...,ti24l}。

7.如权利要求6所述的一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，其特征在于步骤七中，统计各序列上限值及下限值，得到上限值矩阵u及下限值矩阵l如下：

8.如权利要求7所述的一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法，其特征在于步骤八中，计算u中各列最大值，得到最大值上包线组fu，计算l中各列最小值，得到最小值下包线组fl；

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的排水系统动态预警值计算方法的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述的排水系统动态预警值计算方法的步骤。

技术总结
本发明提供了一种基于监测数据的排水系统动态预警值计算方法。本发明基于稳定的监测数据，利用大数据分析及统计学的计算方法，确定监测指标的动态阈值，阈值的变化反应特定点位的用水规律，使得城市排水系统感知设备的预警值更加合理。

技术研发人员：廖琦琛,黄泽,魏俊,罗志逢,郭聪,王晨宇,朱亮,许高金
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13