[发明专利]一种基于管网水动力模型与数据驱动模型的管网运行态势分析方法

说明书

本发明公开了一种基于管网水动力模型与数据驱动模型的管网运行态势分析方法包括以下步骤：步骤S1：构建管网水动力模型和数据驱动模型；步骤S2：多次评估模型精确度，调整模型参数以调整模型精度；步骤S3：进行管网运行态势模拟和预测分析；步骤S4：以管网水动力模型的模拟结果作为数据驱动模型输入，用来预测全部态势指标的结果，以此实现对管网态势运行态势的全面感知和预测；针对现有技术方案的不足，本发明提出的基于管网水动力模型和数据驱动模型的管网运行态势分析方法，将管网水动力模型能全面模拟分析管网运行态势的优点及数据驱动模型能实时预测的优点相结合，优势互补，实现了对管网运行态势的实时全面感知以及预测分析。

技术领域

本发明涉及城市排水管理领域，尤其是涉及一种基于管网水动力模型与数据驱动模型的管网运行态势分析方法。

背景技术

城市排水管网在实际运行中存在多种问题亟需解决，最直接有效的办法是需要摸清地下管网的运行态势，看清问题的本质。现有的技术方案要么是单一的管网水动力模型(包括离线和在线的)，只能模拟整个管网系统某一时刻的运行态势(包括液位、流量、流速、充满度)，最多只能得到当前的运行状态，而无法实现对未来运行态势的预测分析，且由于管网水动力模型属于机理模型，建模需要大量的参数，模型的精度很难得到提升；要么是单一的数据驱动模型，可实现对管网未来一段时间内态势的预测分析，但此方法仅能预测安装了监测设备处单一监测指标的发展趋势，无法实现对整个管网系统各个节点和管道的运行态势的预测分析，且无法对未监测的其他态势指标进行预测。

例如，一种在中国专利文献上公开的“道路排水管线数据管理方法”，其公开号为CN112905085A，通过平面二维坐标系对排水管线的位置坐标数据进行管理，包括仅能管理当前排水管线的单一监测指标的发展趋势，无法实现对整个管网系统各个节点和管道的运行态势的预测分析，无法对未监测的其他态势指标进行预测。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中，无法实现对整个管网系统各个节点和管道的运行态势的预测分析，无法对未监测的其他态势指标进行预测的问题，提供一种基于管网水动力模型与数据驱动模型的管网运行态势分析方法，通过分别构建管网水动力模型和数据驱动模型，并对模型精度进行多次评估，调整模型参数使模型精度合格，再分别进行管网运行态势的模拟和预测分析。

为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于管网水动力模型与数据驱动模型的管网运行态势分析方法，包括以下步骤：

步骤S1：构建管网水动力模型和数据驱动模型；

步骤S2：多次评估模型精确度，调整模型参数以调整模型精度；

步骤S3：进行管网运行态势模拟和预测分析；

步骤S4：以管网水动力模型的模拟结果作为数据驱动模型输入，用来预测全部态势指标的结果，以此实现对管网态势运行态势的全面感知和预测。

将管网水动力模型与数据驱动模型相结合，实现优势互补，既弥补了管网水动力模型无法实现态势预测的不足，又解决了数据驱动模型只能对有监测数据的管网指标进行预测的问题，最终实现对整个管网运行态势的模拟预测分析。

作为优选，所述步骤S1中构建管网水动力模型包括以下步骤：

步骤S1-1A：进行管网拓扑关系梳理和属性数据修正，对管网的上下游拓扑关系进行梳理，理清所有管网的输入源头和输出方向，并在此基础上完成管网基础设施的属性数据修正；

步骤S1-2A：划分汇水分区，以管网的服务范围为基础，对具体的排水管网进行汇水分区划分；

步骤S1-3A：输入边界条件；