一种排水管网流量检测方法、装置、服务器和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种排水管网流量检测方法，包括：获取排水管网的原始流速数据；将所述原始流速数据执行相空间重构，生成轨道矩阵；对所述轨道矩阵执行奇异值分解，生成n个奇异值点；对所述n个奇异值点执行信噪分离，生成去噪流速数据；对所述去噪流速数据执行平滑拟合，得到处理后的流速数据；根据处理后的流速数据确定排水管流量。本实施例通过采用改进后的奇异值点算法，能够去除噪声信号干扰，使排水管流量检测更精确。

【技术实现步骤摘要】
一种排水管网流量检测方法、装置、服务器和存储介质
本专利技术实施例涉及城市水系统监测领域，尤其涉及一种排水管网流量检测方法、装置、服务器和存储介质。
技术介绍
随着城市化进程的加快，城市排水管网的长度快速增长，雨污水的排放对城市水环境造成的影响日益严重，准确测量排水流量对雨污水排放控制、污水处理厂水量水质调度、管网水动力模拟、洪涝模拟与预报具有重要意义。如何对排水流量测量数据进行误差及特征分析成为当前研究热点之一,其关键在于通过对测得数据的非线性拟合等数据处理可以验证或获得反映排水流量动态变化过程的数学模型。由于排水管道处于非满管、高浊度、管底淤积、水面油污与漂浮物多、易燃/易爆气体充斥的恶劣工况，测量获得的流速数据容易受到噪声干扰，这就需要通过对已有流速数据进行拟合及预测，将拟合得到的流速数据。针对传统排水管网测量流速数据的处理，大都通过人工处理进行,即人为判断出现异常的数据，并逐一将坏值剔除并修补。流量动态过程测量的数据量大，手动处理效率低下，费时费力。另一方面由于过程量本身具有波动性，人为判断坏值的准确性不高，容易剔除正常值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种排水管网流量检测方法、装置、服务器和存储介质，通过采用改进后的奇异值点算法，能够去除噪声信号干扰，使排水管流量检测更精确。第一方面，一种排水管网流量检测方法，包括：获取排水管网的原始流速数据；将所述原始流速数据执行相空间重构，生成轨道矩阵；对所述轨道矩阵执行奇异值分解，生成n个奇异值点；对所述n个奇异值点执行信噪分离，生成去噪流速数据；对所述去噪流速数据执行平滑拟合，得到处理后的流速数据；根据处理后的流速数据确定排水管流量。进一步地，所述将所述原始流速数据执行相空间重构，生成轨道矩阵，包括：基于所述原始流速数据获取对应的时间序列；将所述时间序列根据预设延时嵌入重构轨道矩阵。进一步地，所述对所述轨道矩阵执行奇异值分解，生成n个奇异值点，包括：对所述轨道矩阵做正交展开，生成协方差矩阵；将所述协方差矩阵执行奇异值分解，生成n个奇异值点。进一步地，所述对所述n个奇异值点执行信噪分离，生成去噪流速数据，包括：设所述n个奇异值点中的k个奇异值点为流速信号，未被挑选的n－k个奇异值点为噪声信号，其中0＜k＜n；基于第一预设公式对所述流速信号执行相空间重构，生成第一奇异谱曲线；基于第二预设公式对所述噪声信号执行相空间重构，生成第二奇异谱曲线；基于所述第一奇异谱曲线和第二奇异谱曲线的变化趋势确定k的取值；将所述k个奇异值点作为所述去噪流速数据。进一步地，在所述设所述n个奇异值点中的k个奇异值点为流速信号，包括：将所述n个奇异值点从大到小依次排序，设前k个奇异值点为所述流速信号。进一步地，所述对所述去噪流速数据执行平滑拟合，得到处理后的流速数据，包括：对所述所述去噪流速数据执行窗口滤波，以确定窗口内流速最小值vmin、窗口流速中位值vmed、窗口内流速最大值vmax、窗口流速中位值vmed；判断所述vmin、vmed和vmax的大小关系是否符合vmin＜vmed＜vmax；若不符合，则增加滤波窗口尺寸，对所述去噪流速数据执行窗口滤波；再次判断所述vmin、vmed和vmax的大小关系是否符合vmin＜vmed＜vmax；重复上述步骤，直到所述vmin、vmed和vmax的大小关系符合vmin＜vmed＜vmax；判断∣vi－vmed∣是否小于等于预设阈值，其中vi指窗口内第i个流速数据；若小于等于预设阈值，则将所述vi输出为处理后的流速数据；若大于预设阈值，则将所述vmed输出为处理后的流速数据。第二方面，本专利技术提供一种排水管网流量检测装置，包括：第一获取模块，用于获取排水管网的原始流速数据；矩阵建立模块，用于将所述原始流速数据执行相空间重构，生成轨道矩阵；奇异值分解模块，用于对所述轨道矩阵执行奇异值分解，生成n个奇异值点；信噪分离模块，用于对所述n个奇异值点执行信噪分离，生成去噪流速数据；平滑拟合模块，用于对所述去噪流速数据执行平滑拟合，得到处理后的流速数据；流量确定模块，用于根据处理后的流速数据确定排水管流量。进一步地，所述信噪分离模块包括：k值设置单元，用于设所述n个奇异值点中的k个奇异值点为流速信号，未被挑选的n－k个奇异值点为噪声信号，其中0＜k＜n；第一重构单元，用于基于第一预设公式对所述流速信号执行相空间重构，生成第一奇异谱曲线；第二重构单元，用于基于第二预设公式对所述噪声信号执行相空间重构，生成第二奇异谱曲线；k值确定单元，用于基于所述第一奇异谱曲线和第二奇异谱曲线的变化趋势确定k的取值；信噪分离单元，用于将所述k个奇异值点作为所述去噪流速数据。第三方面，本专利技术提供一种服务器，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程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一所述的一种排水管网流量检测方法。第四方面，本专利技术提供一种终端可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时能够实现如权利要求1-6任一所述的一种排水管网流量检测方法。通过采用改进后的奇异值点算法，能够去除噪声信号干扰，使排水管流量检测更精确。附图说明如图1所示为本实施例一的排水管网流量检测方法流程图。如图2所示为一种声学多普勒超声波流量计测量的原始流速数据点图。如图3所示为基于三阶滑动平滑低通滤波处理的流速数据点图。如图4所示为本实施例一的奇异谱分析的处理后流速数据点图。如图5所示为本实施例二的排水管网流量检测方法流程图。如图6所示为本实施例二的改进奇异谱分析的处理后流速数据点图。如图7所示为本实施例三的功能模块图。如图8所示为本实施例三替代实施例的功能模块图。如图9所示为本实施例四的服务器模块图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排水管网流量检测方法，其特征在于，包括：/n获取排水管网的原始流速数据；/n将所述原始流速数据执行相空间重构，生成轨道矩阵；/n对所述轨道矩阵执行奇异值分解，生成n个奇异值点；/n对所述n个奇异值点执行信噪分离，生成去噪流速数据；/n对所述去噪流速数据执行平滑拟合，得到处理后的流速数据；/n根据处理后的流速数据确定排水管流量。/n

【技术特征摘要】
1.一种排水管网流量检测方法，其特征在于，包括：
获取排水管网的原始流速数据；
将所述原始流速数据执行相空间重构，生成轨道矩阵；
对所述轨道矩阵执行奇异值分解，生成n个奇异值点；
对所述n个奇异值点执行信噪分离，生成去噪流速数据；
对所述去噪流速数据执行平滑拟合，得到处理后的流速数据；
根据处理后的流速数据确定排水管流量。


2.根据权利要求1所述的一种排水管网流量检测方法，其特征在于，所述将所述原始流速数据执行相空间重构，生成轨道矩阵，包括：
基于所述原始流速数据获取对应的时间序列；
将所述时间序列根据预设延时嵌入重构轨道矩阵。


3.根据权利要求1所述的一种排水管网流量检测方法，其特征在于，所述对所述轨道矩阵执行奇异值分解，生成n个奇异值点，包括：
对所述轨道矩阵做正交展开，生成协方差矩阵；
将所述协方差矩阵执行奇异值分解，生成n个奇异值点。


4.根据权利要求1所述的一种排水管网流量检测方法，其特征在于，所述对所述n个奇异值点执行信噪分离，生成去噪流速数据，包括：
设所述n个奇异值点中的k个奇异值点为流速信号，未被挑选的n－k个奇异值点为噪声信号，其中0＜k＜n；
基于第一预设公式对所述流速信号执行相空间重构，生成第一奇异谱曲线；
基于第二预设公式对所述噪声信号执行相空间重构，生成第二奇异谱曲线；
基于所述第一奇异谱曲线和第二奇异谱曲线的变化趋势确定k的取值；
将所述k个奇异值点作为所述去噪流速数据。


5.根据权利要求4所述的一种排水管网流量检测方法，其特征在于，在所述设所述n个奇异值点中的k个奇异值点为流速信号，包括：
将所述n个奇异值点从大到小依次排序，设前k个奇异值点为所述流速信号。


6.根据权利要求1所述的一种排水管网流量检测方法，其特征在于，所述对所述去噪流速数据执行平滑拟合，得到处理后的流速数据，包括：
对所述所述去噪流速数据执行窗口滤波，以确定窗口内流速最小值vmin、窗口流速中位值vmed、窗口内流速最大值vmax、窗口流速中位值vmed；
判断所述vmin、vmed和vmax的大...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯阳，周志明，赵军华，李丛，邓权，张清波，吴振华，戴聪聪，廖锴，
申请(专利权)人：深圳市宏电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44