[发明专利]基于实时水压信息的城市供水区域动态划分控制方法

权利要求书

1.一种基于实时水压信息的城市供水区域动态划分控制方法，其特征在于，利用SCADA系统从供水管网采集测节点的压力数据，然后利用数据挖掘手段对数据进行预处理，之后对压力数据样本进行系统聚类分析并根据聚类结果及区块规模进行区域规模指标聚类，最后利用地理连通图进行区块的合并和分割，形成最终划分结果。

2.根据权利要求1所述的基于实时水压信息的城市供水区域动态划分控制方法，其特征是，所述划分控制方法具体包括以下步骤：

第一步、通过数据采集与监视控制系统对供水管网压力节点进行数据采集，得到采集供水区域内各压力节点的压力数据；

第二步、将采集到的压力数据进行无效数据剔除处理，然后计算每个压力节点的数据变化值并作为该压力节点的附加属性；

第三步、以供水区域内的所有压力节点及其相互之间管线直接联通与否作为元素值建立地理连通图矩阵；

第四步、每一个压力节点称为一个样本，对所有样本进行聚类计算，得到类间距离平均值及类内距离平均值；

第五步、根据类间距离平均值和类内距离平均值选择较优聚类数目；

第六步、根据聚类的规模，进行区域规模指标聚类；

第七步、依据第三步中得到的地理连通图矩阵对聚类结果进行校正处理，并根据聚类结果，按类对所有压力节点分成若干不同的分区；

第八步、利用中心线法确定第七步中的分区界限作为最终分区结果并在城市供水监控、管理系统中加载，实现基于实时水压信息的供水区域动态划分，并实时显示区域划分图。

3.根据权利要求2所述的基于实时水压信息的城市供水区域动态划分控制方法，其特征是，所述的无效数据剔除处理是指：对所有压力数据进行时间指标归一化，然后依次选取所有压力节点在任一时刻T的压力数据，当在该时刻T没有压力数据时，则进行数据校正和/或坏点剔除。

4.根据权利要求3所述的基于实时水压信息的城市供水区域动态划分控制方法，其特征是，所述的数据校正是指：判断当任一时刻T的前后给定误差时间范围Δt内是否存在压力数据，当存在则选取T+Δt和T-Δt时刻的压力数据并求平均后作为T时刻压力节点的压力数据；所述的坏点剔除是指：当连续10个采样时刻无数据时，则判定该时刻的压力数据为坏点，相应删除该压力节点及其对应的压力数据。

5.根据权利要求2所述的基于实时水压信息的城市供水区域动态划分控制方法，其特征是，所述的附加属性通过以下方式得到：对校正及坏点剔除后的数据，计算每个压力节点T时刻的压力值与T-1时刻的压力值之差，将所有T时刻与T-1的压力值差值作为该压力节点的附加属性。

6.根据权利要求2所述的基于实时水压信息的城市供水区域动态划分控制方法，其特征是，所述的第三步具体为：对供水区域内的n个压力节点p_i，i＝1，2，...，n，n为自然常数建立压力节点管线的地理连通图矩阵A_n×n，其中：地理连通图矩阵中元素a_ij在压力节点p_i与p_j之间存在管线直接联通时取1，否则为0。

7.根据权利要求2所述的基于实时水压信息的城市供水区域动态划分控制方法，其特征是，所述的聚类计算的步骤如下：

4.1)先将n个样本分为n类，计算每一类的中心压力值CP_i(i＝1，2，…ncn)，其中：ncn为当前聚类数：m为一个压力节点类中的压力节点数，X_i(i＝1，2，…m)为每个压力节点的压力值和压力变化值；

4.2)找出距离最近的两个类并将其合并成一个新类，重新计算新类的中心压力值，并计算该次聚类过程的类间距离平均值和类内距离平均值；

4.3)重复步骤4.1和步骤4.2，直到所有的压力节点聚为一类。

8.根据权利要求2所述的基于实时水压信息的城市供水区域动态划分控制方法，其特征是，所述的较优聚类数目，是指：当聚类数从M减为M-1时，反映类内聚合性优劣的类内距离平均值出现超过5％的减小，或反映类间分离性优劣的类间距离平均值出现超过5％的增加时的聚类数目。