【技术实现步骤摘要】
一种排水管网溢流预警智能分析的方法
[0001]本专利技术涉及城市排水管网
，尤其是涉及一种排水管网溢流预警智能分析的方法。
技术介绍
[0002]城市排水管网系统是城市重要的基础设施，也是未来城市化进程中不可忽略的重要组成部分。其任务是收集和输送城市污水、城市降水产生的径流，具有保护环境和城市减灾双重功能，是污水收集和集中处理的关键以及保护水资源和改善环境的必要手段。在排水管网系统中，溢流问题无疑是用户十分关注的问题。现目前对于此问题都是基于相关工作人员来看管容易溢流的地方，即在得知未来可能会降雨的情况下，会事先安排人员驻留在某些窨井位置，然后根据实际情况对相关人员进行联系表述，再进行处理。在此过程中可以发现，虽然目前对气象的预报准确度较高，但是否下雨是不确定的，可能造成业务人员“白跑”一趟，而某些地方晴天也可能会出现溢流的情况，所以这种做法效率较为低下，不仅是浪费了工作人员的时间，同时也是对人力、物力、财力直观的浪费体现。
[0003]目前排水行业关于液位的预测的研究比较少，且都基于传统机器学习方法如决策树...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种排水管网溢流预警智能分析的方法，其特征是，包括以下步骤：S1、数据预处理；S2、样本制作；S3、模型训练及调优；S4、模型预测及溢流预警分析。2.根据权利要求1所述的一种排水管网溢流预警智能分析的方法，其特征是，所述S1包括以下内容：将收集到的管网、窨井液位等历史时序数据，先进行可视化分析以对数据有一定的认识，利用箱型图做检测，将上下Q
1,3
±
1.25IQR外的数据点视为异常值，并将其作为缺失值一并进行处理，其中Q
1,3
为上下四分位值，IQR为上下四分位距；液位数据经过处理后仅含有缺失值和正常值，在填充时采用移动中值滤波处理，在处理时，仅在缺失值处根据前后是语句的关联，确定滑动窗口的大小进行中位数计算填补；液位数据处理完成，进行数据变换操作以适合模型的训练，包括Box
‑
Cox变换，使得液位数据趋于正态分布。3.根据权利要求1所述的一种排水管网溢流预警智能分析的方法，其特征是，S2包括以下内容：S201、获取液位数据；S202、对液位数据进行条件转换，具体为使用前2小时的液位数据预测后1小时的液位数据，即前24个数据预测后12个数据，并且第一维为样本维，第二维为时间长度，第三维为特征；根据样本长度和相应的预测响应值，采用了滑动滤波器进行采集并通过数组切片的方式一次性完成；S203、再将液位数据转换成2维数组，在输入LSTM模型前还需要进行样本无序化操作，同时设置训练集和测试集数据，训练集包含验证集。4.根据权利要求1所述的一种排水管网溢流预警智能分析的方法，其特征是，所述S3包括以下内容：使用LSTM模型，LSTM模型使用多层叠加，在第一层前使用了多个滤波器处理的一维卷积层，同时搭配了批归一化层、遗弃层和使用ReLU激活函数的全连接层；样本整理时使用的是前2小时的液位数据预测后1小时的液值，时间间隔是5分钟，所以输入模型的时间步长为24，输出长度为12的序列值，在模型进行编译时使用RMSprop优化算法，并用均值绝对误差MAE作为评估指标，最后使用批量大小为128，epochs为50等初始参数值不断进行了模型的训练、评估和优化。5.根据权利要求1所述的一种排水管网溢流预警智能分析的方法，其特征是，所述S4包括以下内容：LSTM模型训练及优化完成后，便可进行液位数据的预测，在预测前需要对液位数据再做同之前S1数据预处理的工作，即对要预测的数据进行：
①
数据插补，
②
数据变换，
③
维度转换，最后输入模型，得到未来1小时内的液位数据，进而可根据各管网上的报警、预警液位值进行比较，判断管网的溢流情况。6.根据权利要求4所述的一种排水管网溢流预警智能分析的方法，其特征是，所述LSTM模型使用用于去除或者增加信息到细胞状态的门结构，包括遗忘门、更新门和输出门，用于保护和控制细胞状态。7.根据权利要求6所述的一种排水管网溢流预警智能分析的方法，其特征是，所述遗忘门用于确定细胞状态中丢弃哪些信息，利用上一时刻的隐藏信息h
t
‑1和当前信息x
t
以及权
重矩阵W
f
，并通过Sigmoid层输出后与细胞状态C
t
‑1作数组乘积其计算公式为：f
t
＝σ(W
f
·
[h
t<...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈寅杰，付友行，何东，苟茂华，周海波，
申请(专利权)人：浙江浙大中控信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。