[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

说明书

本发明公开了一种排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法，包括：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；根据相似性矩阵和距离矩阵进行变化，以得到综合指标，并根据综合指标衡量管网节点间的相似性。该方法能够根据实际需求调整两部分所占权重，快速计算、动态评估，使相似性的定量化评估结果更符合排水管网节点特性，支持节点聚类等相关分析，方便准确，应用范围广。

技术领域

本发明涉及管网节点相似性识别技术领域，特别涉及一种排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法。

背景技术

随着在线监测、互联网及计算机技术的发展，排水管网监测手段逐渐由传统的人工监测采样转变为了实时在线监测，数据形式由瞬时节点数据，转变为连续的时间序列。在进行排水管网监测点识别与优化、区域排水规律分析、管网诊断评估等方面，都需要对节点间的相关性进行识别。然而缺少一个针对排水管网节点的相似性衡量的定量化指标，不足以支撑节点间相关性的识别及后续的分析与计算。

现有技术中，对排水管网节点间相关性的识别基于人工采样的少量瞬时数据，与现有在线监测所得数据形式不符，对时间序列相似性的衡量指标未针对排水管网特性进行调整与优化，严重影响了排水管网节点间相似性衡量的准确性和全面性。主要缺点如下：

人工采样得到的排水管网监测数据，大多为某一场次降雨或旱季的瞬时数据，不具有连续性，在进行相似性衡量时，信息量极为有限；且在线监测设备的发展与应用，实时连续的时间序列将成为排水管网监测的主要数据形式。

目前没有单独针对排水管网节点间相似性衡量的指标，基于不同指标和方法所得到的结果具有较大差异，产生较强的不确定性，影响后续的计算与分析。

对时间序列相似性进行衡量的常用指标为皮尔逊相关系数和欧氏距离，其中皮尔逊相关系数侧重趋势相似性的衡量，欧氏距离则为绝对值差异性的衡量，对于排水管网节点而言，趋势相似和绝对值相近都是需要考虑的因素，采用单一指标进行相似性衡量影响了相似性识别的准确性和全面性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法，该方法可以对于排水管网节点间相似性衡量的综合指标的构建具有快速计算、动态评估、方便准确、应用范围广的优点。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法，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；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。

本发明实施例的排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法，通过对排水管网监测得到管网节点对应监测指标的时间序列曲线，并利用皮尔逊相关系数和欧氏距离得到衡量衡量管网节点间的相似性的综合指标，具有能够根据实际需求调整两部分所占权重，快速计算、动态评估的优点，使相似性的定量化评估结果更符合排水管网节点特性，且支持节点聚类等相关分析，方便准确，应用范围广。

另外，根据本发明上述实施例的排水管网节点间相似性衡量的综合指标构建方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，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。