一种基于缺水工单归集的供水系统缺水预警及水厂调压方法

技术领域

本发明涉及供水系统缺水预警和优化调度技术领域，尤其涉及一种基于缺水工单归集的供水系统缺水预警及水厂调压方法。

背景技术

供水热线系统是城市供水质量反馈子系统之一，供水管网每天会产生大量的缺水工单，包含着大量信息，对热线反馈信息开展分析有助于提高供水系统的运行调控水平。目前国内城市供水运营单位大部分建立了热线系统，收集用户的反馈。但当前对于供水热线系统的研究主要从工单的数量、文字结构等角度进行了整理，从业务流程上进行管理，尚未对热线工单建立数字化的量化分析方法。缺水工单与传统的计量系统不同，由零散的文字描述组成，不方便量化分析，更多是依靠管理人员的经验进行决策，缺乏科学性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于缺水工单归集的供水系统缺水预警及水厂调压方法，对缺水工单大数据进行量化分析，针对出厂流量提前提出预警，基于缺水概率为水厂的优化调控提供决策依据，旨在解决目前水厂优化调度缺乏科学合理性的问题。

为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

一种基于缺水工单归集的供水系统缺水预警及水厂调压的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、解析缺水工单的地址数据，将所述地址数据转换为坐标点，计算各个数据点的缺水缓冲区及其灰度值，结合二维高斯图对所述灰度值叠加并进行颜色映射，得出缺水工单数据点；

S2、将所述缺水工单数据点转化为缺水热点，确定所述缺水热点的半径和样本量，绘制缺水热力图；

S3、利用缺水热力图、水厂的出厂水压和流量绘制出散点图，得到水压、流量与缺水工单的关系；

S4、构建缺水工单的积累概率模型，通过水厂的压力调整控制区域缺水的概率。

优选地，所述数据点的缺水缓冲区及其灰度值的计算公式为：

其中，x

优选地，所述二维高斯图的圆心为工单的坐标，所述高斯图的半径为可能缺水的范围。

优选地，所述缺水热点的半径依据为居民小区管径大小。

优选地，所述样本量为以“月”为尺度下的工单数据。

优选地，所述散点图中，若区域内当天出现一次及以上缺水工单则在其中标记为缺水点。

优选地，所述步骤S3中，基于所述散点图，若缺水事件与流量有明显的界限关系，则划分出用户开始反馈缺水的临界水量。

优选地，所述步骤S4中，基于所述散点图，提取用户缺水压力-流量临界状态曲线，计算局部缺水区域的缺水经验概率，构建出缺水概率分布数学模型，根据所述统计概率模型预测在不同流量和出厂压力下出现缺水工单的可能性。

本发明的有益效果为：通过解析缺水工单的地址数据，将其转换为坐标进行缺水缓冲区的计算，其次确定缺水热点的半径和样本量，绘制出能够有效分辨的缺水热力图，然后输入水厂的出厂水压和流量，基于散点图得到水压、流量与缺水工单的关系，最后构建出缺水工单的累积概率模型，并通过水厂的压力调整控制区域缺水概率。通过该方法，能够对缺水工单大数据进行量化分析，针对出厂流量提前提出预警，基于缺水概率为水厂的优化调控提供决策依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明针对缺水工单与供水系统水量水压关系分析方法的步骤流程图；

图2是本发明基于缺水散点的临界水量和流量区间划分示意图；

图3是本发明基于拟合曲线平移的缺水概率计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例一

如图1至图3所示，一种基于缺水工单归集的供水系统缺水预警及水厂调压的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、解析缺水工单的地址数据，将所述地址数据转换为坐标点，计算各个数据点的缺水缓冲区及其灰度值，结合二维高斯图对所述灰度值叠加并进行颜色映射，得出缺水工单数据点；

使用API接口对缺水工单的地址数据进行经纬度坐标的转换，将经纬度坐标代入二维高斯分布公式进行计算，所述函数公式为：

其中：x

以缺水工单的坐标作为二维高斯圆的圆心，可能缺水的范围作为二维高斯圆的半径，对缺水工单缓冲区内的灰度值叠加，计算叠加后个点的透明度，若缓冲区有交叉较多的区域，叠加后灰度值越大，该区域说对应的颜色则越亮。

S2、将所述缺水工单数据点转化为缺水热点，确定所述缺水热点的半径和样本量，绘制缺水热力图；

由于管径DN200～300是输水管和配水管的分界线、小区的入户管，故以DN200管线覆盖长度作为热点半径；若缺乏详细的GIS资料，则对照城市地图以居民小区的大小作为热点半径，或者按照2.5‰水力坡降估计水头下降1～1.5m的距离，由于“年”尺度的样本数据量太大，全部缺水点同时叠加后无法有效分辨缺水程度，热力图出现混淆的趋势，故以“月”尺度下的工单数据作为缺水热力图的输入，确定合理的缺水热点半径和样本量，由此绘制出清晰的缺水热力图，揭示管网真实的缺水规律。

S3、利用缺水热力图、水厂的出厂水压和流量绘制出散点图，得到水压、流量与缺水工单的关系；

将缺水热力图进行切割整理，形成典型的归集，将典型归集的控制水厂每日的出厂压力H和流量Q进行归一化，绘制H/H

S4、构建缺水工单的积累概率模型，通过水厂的压力调整控制区域缺水的概率；

如图2所示的基于缺水散点的临界水量和流量区间划分示意图，对缺水工单进行拟合得到用户缺水压力-流量临界状态曲线，在供水量为q

其中：

由于沿着拟合曲线的缺水概率P

构建累积概率分布统计模型，缺水概率对于玻尔兹曼(Boltzmarn)模型与sigmoid函数拟合较好，且具有一定的物理意义；

其中：σ>0、A

根据所建立的统计概率模型，可以预测出现在不同流量和出厂压力下出现缺水工单的可能性，从而指导水厂进行精准的压力调控。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。