供水管网泄露事件分级预警方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及数据处理。更具体地，本发明涉及供水管网泄露事件分级预警方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、随着城市化进程加快和人口增长，城市供水系统的压力不断增大，供水管网泄漏事件的发生频率也逐渐上升，另一方面，目前许多城市的供水管网仍然存在老化、破损等问题，这也会进一步增加管网泄漏的风险，因此，如何有效地监测和预警供水管网泄漏事件，成为了城市供水管理部门急需解决的问题，本方案通过检测供水管网中的压力数据的异常压力数据来实现泄漏预警的自动化和智能化。

2、目前公开号为cn108801950a的专利申请文件公开了一种基于滑动窗多尺度主元分析的紫外光谱水质异常检测方法，包括：1）根据历史数据求取小波变换尺度、窗口长度、各尺度cusum控制限、小波重构数据cusum控制限；2)在线光谱数据采集，等待数据填满窗口；3)光谱数据基线校正及标准化预处理；4)光谱数据mspca计算，阈值法选取主元数目；5)基于cusum控制图的各尺度异常检测；6)异常小波尺度组合、重构，重构数据pca计算；7)基于cusum控制图的重构数据异常检测。

3、在采集供水管网中的压力数据时，周围环境中的振动、温度变化等因素也可能对压力传感器的测量造成影响，使得产生噪声数据，并且噪声数据与压力数据中的异常数据的数据值相近，而在使用上述方法中的cusum算法对压力数据中的异常数据进行检测时，通常需要先获取每个压力数据的目标值，获取每个压力数据的目标值时，需要使用每个压力数据之前的历史压力数据的平均值作为每个压力数据的目标值，从而实现目标值的自适应，因此如果每个压力数据之前的历史压力数据中存在噪声数据，就会导致每个压力数据的目标值的准确性下降，导致最终获取的异常压力数据不准确。

技术实现思路

1、为解决压力数据之前的历史压力数据中存在噪声数据，从而导致压力数据的目标值的准确性下降，导致最终获取的异常压力数据不准确的问题，本发明提出供水管网泄露事件分级预警方法、装置、设备及介质。

2、第一方面，本发明提供了供水管网泄露事件分级预警方法，该方法包括以下步骤：

3、采集压力数据；

4、获取各压力数据的历史压力数据；获取各压力数据的各历史压力数据的反常系数，所述反常系数表征各历史压力数据的噪声表现程度；

5、获取各压力数据的各历史压力数据的重要性，式中，代表第i个压力数据的第m个历史压力数据的重要性；代表第i个压力数据的第m个历史压力数据的反常系数；代表第i个压力数据的第m个历史压力数据与第i个压力数据的采样时间间隔；代表第i个压力数据的反常系数；

6、获取各压力数据的优化目标值，所述各压力数据的优化目标值为各压力数据的各历史压力数据的重要性对各历史压力数据的数据值进行加权求和所得；基于各压力数据的优化目标值，获取异常压力数据。

7、本发明的创新性在于获取各压力数据的各历史压力数据的重要性对其数据值进行修正，得到各压力数据的优化目标值，该操作对历史压力数据中的噪声数据与异常数据进行区分，尽可能地将历史压力数据中噪声数据对压力数据的目标值的影响削弱，使得到的各压力数据的优化目标值更加准确，便于后续能够准确地检测出压力数据中的异常数据，进一步地，各压力数据的各历史压力数据的重要性的获取是根据各压力数据的各历史压力数据的反常系数以及历史压力数据与其所属的压力数据的差异性，考虑了历史压力数据本身的噪声表现以及历史压力数据与其所属的压力数据的差异性，获取的重要性更加准确。

8、优选的，所述获取各压力数据的历史压力数据，包括：

9、根据采样时刻从小到大的顺序将所有压力数据进行排序作为压力数据序列，在压力数据序列中获取每个压力数据之前的n个压力数据，作为每个压力数据的历史压力数据。

10、优选的，所述获取各压力数据的各历史压力数据的反常系数，包括：

11、获取每个流量数据的历史流量数据；获取各压力数据的各历史压力数据与其对应历史流量数据的联系性；

12、；

13、式中，代表第i个压力数据的第m个历史压力数据的反常系数；代表第i个压力数据的第m个历史压力数据的值；代表第i个压力数据的所有历史压力数据中的最大值；代表预设超参数；代表第i个压力数据的第m个历史压力数据与其对应历史流量数据的联系性；代表第i个压力数据的所有历史压力数据与其对应历史流量数据的联系性均值；||代表绝对值符号。

14、各压力数据的各历史压力数据的反常系数代表了历史压力数据的噪声表现程度，便于后续根据各压力数据的各历史压力数据的反常系数获取各压力数据的各历史压力数据的重要性。

15、优选的，所述获取每个流量数据的历史流量数据，包括：

16、根据采样时刻从小到大的顺序将所有流量数据进行排序作为流量数据序列，获取每个流量数据在流量数据序列之前的n个流量数据，作为每个流量数据的历史流量数据。

17、优选的，所述获取各压力数据的各历史压力数据与其对应历史流量数据的联系性，包括：

18、将第i个流量数据的第m个历史流量数据记为第i个压力数据的第m个历史压力数据的对应历史流量数据；将第i个压力数据的第m个历史压力数据在第i个压力数据的所有历史压力数据中的百分位数与第i个流量数据的第m个历史流量数据在第i个流量数据的所有历史流量数据中的百分位数的差值绝对值，作为第i个压力数据的第m个历史压力数据与其对应历史流量数据的联系性。

19、各压力数据的任意历史压力数据与其对应历史流量数据的联系性越越差，说明历史压力数据的噪声表现程度越高。

20、优选的，所述获取各压力数据的优化目标值，包括：

21、；

22、式中，代表第i个压力数据的优化目标值；n代表第i个压力数据的历史压力数据的数量；代表第i个压力数据的第m个历史压力数据的数据值；代表第i个压力数据的第m个历史压力数据的重要性。

23、根据各压力数据的各历史压力数据的重要性对各历史压力数据的数据值进行加权求和后得到的各压力数据的优化目标值更加准确。

24、优选的，所述基于各压力数据的优化目标值，获取异常压力数据，包括：

25、根据每个压力数据的优化目标值，使用cusum算法中对于cusum值现有的计算方式，获取每个压力数据归一化后的cusum值，若任意一个压力数据归一化后的cusum值大于阈值t1，则该压力数据为异常压力数据。

26、根据各压力数据的优化目标值，使用cusum算法获取的压力数据中的异常数据更加准确。

27、优选的，所述采集压力数据以及流量数据，包括：

28、将压力传感器与流量计安装在供水管网中，每隔1秒钟为一个采样时刻，共采样三十分钟，每次采集压力传感器的压力数据和流量计的流量数据。

29、第二方面，本发明提供了供水管网泄露事件分级预警装置，采用如下的技术方案：

30、供水管网泄露事件分级预警装置，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现上述供水管网泄露事件分级预警方法。

31、通过采用上述技术方案，将上述的供水管网泄露事件分级预警方法生成计算机程序，并存储于存储器中，以被处理器加载并执行，从而根据存储器及处理器制作终端设备，方便使用。

32、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的供水管网泄露事件分级预警方法。

33、本发明具有以下有益效果：本发明的创新性在于获取各压力数据的各历史压力数据的重要性对其数据值进行修正，得到各压力数据的优化目标值，该操作对历史压力数据中的噪声数据与异常数据进行区分，尽可能地将历史压力数据中噪声数据对压力数据的目标值的影响削弱，使得到的各压力数据的优化目标值更加准确，后续能够准确地检测出压力数据中的异常数据，进一步地，各压力数据的各历史压力数据的重要性的获取是根据各压力数据的各历史压力数据的反常系数以及历史压力数据与其所属的压力数据的差异性，考虑了历史压力数据本身的噪声表现以及历史压力数据与其所属的压力数据的差异性，获取的重要性更加准确。