[发明专利]排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法

权利要求书

1.一种排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过对排水管网进行在线监测或利用模型模拟，以得到管网节点对应监测指标的时间序列曲线；

将所述时间序列曲线作为相似性衡量的对象，并利用皮尔逊相关系数和欧氏距离分别获取节点间相似性矩阵和距离矩阵，其中，进一步包括：

衡量任意两个节点间的趋势相似性，将所述两个节点监测指标所对应的时间序列曲线分别作为两个变量，以计算变量间的皮尔逊相关系数，系数的计算公式为：

其中，X、Y分别为节点时间序列所对应的变量，r_X，Y为皮尔逊相关系数，E表示数学期望，cov表示协方差，σ表示标准差，X_i表示一个节点各时刻所对应的监测值，Y_i表示另一个节点各时刻所对应的监测值；

获取m个节点监测指标时间序列彼此间的皮尔逊相关系数，以构建相似性矩阵：

P₀＝(r_xy)_m×m，

其中，r_xy为节点时间序列彼此间的皮尔逊相关系数；

衡量所述任意两个节点间的绝对值距离，其中，将所述两个节点监测指标所对应的时间序列曲线分别作为两个空间点，以计算n维空间中两个点的欧氏距离，距离的计算公式为：

其中，X、Y分别为节点时间序列所对应的空间点，X_i为一个节点各时刻所对应的监测值，Y_i为另一个节点各时刻所对应的监测值；

获取所述m个节点监测指标时间序列彼此间的欧氏距离，以构建距离矩阵：

D₀＝(d_xy)_m×m，

其中，d_xy为节点时间序列彼此间的欧氏距离；

根据所述相似性矩阵和距离矩阵进行变化，以得到综合指标，并根据所述综合指标衡量所述管网节点间的相似性，其中，进一步包括：

对所述相似性矩阵P₀进行变化得到新的相似性矩阵P₁：

P₁＝(1-r_xy)_m×m＝(s_xy)_m×m，

对所述新的相似性矩阵P₁和所述距离矩阵D₀进行线性比例变化：

其中，s_xy为相似性矩阵P₁的元素；p_xy为节点时间序列相关性系数线性指标；q_xy为节点时间序列欧氏距离线性指标；

构建综合距离矩阵M：

M＝αP′+βD′＝(m_xy)_m×m(其中，α+β＝1)，

其中，α和β分别为皮尔逊相关性系数和欧氏距离对综合距离矩阵的影响程度，m_xy为节点时间序列彼此间的综合距离。

2.根据权利要求1所述的排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法，其特征在于，所述通过对排水管网进行在线监测或利用模型模拟，以得到管网节点对应监测指标的时间序列曲线，进一步包括：

根据所述排水管网的拓扑结构识别区域排水管网的关键节点，并安装在线监测设备，以对目标指标进行在线监测；

对监测节点进行在线连续数据收集，以得到所述多个监测节点的时间序列曲线；

建立区域排水管网模型，并根据已有的监测点数据对模型参数进行率定和验证；

利用所述区域排水管网模型模拟得到所有节点对应监测指标的时间序列曲线。

3.根据权利要求2所述的排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法，其特征在于，所述目标指标包括液位、流量、悬浮物浓度。

4.根据权利要求2所述的排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法，其特征在于，所述关键节点包括管网关键连接点、下游汇流点、内涝点。