[发明专利]基于状态转换时延图的水分配系统异常检测方法及系统

权利要求书

1.基于状态转换时延图的水分配系统异常检测方法，其特征是，包括：

获取水分配系统的混合数据类型状态数据集；所述混合数据类型状态数据集，包括：数据采集时间、每个水塔对应的水位、每个水塔所连接的每个水管的开关状态、和每个水管所连接的每个阀门开关状态；

将混合数据类型状态数据集，转换成二元数据类型状态数据集；

基于二元数据类型状态数据集，生成状态转换时延图，所述状态转换时延图，定义为：

SEG＝(Vs，DTs)；

设为图中顶点集合，顶点集合表示所有设备状态；

表示从顶点v_i到v_j的状态转换关系；

表示状态转换集合；

是一个状态转换所对应的一组时延序列；

是所有状态转换集合Rs所对应的时延集；

获取水分配系统中的实时数据；其中，实时数据，包括：储水塔的水位、水管的打开/关闭状态、阀门开关的打开/关闭状态；

将所获取的实时数据，输入到状态转换时延图中，输出水分配系统的异常检测结果；具体步骤包括：

第一步：面向水分配系统产生的状态数据流，将状态数据流划分为二元状态组；

第二步：如果当前二元状态组不为空，则遍历二元状态；执行下一步；

第三步：如果上一状态为空，则将上一状态赋值为本次状态；执行下一步；

第四步：如果上一状态与本次状态相同，则将此状态持续时间添加上状态流获取的时间间隔timeStep，执行第五步；否则，执行第七步；

第五步：判断当前状态是否在状态转换时延图的状态列表中，如果不存在，则执行第六步；否则转第二步；

第六步：返回-1，表示状态不存在，将当前状态添加到异常列表中，执行第二步；

第七步：获取上一状态持续时间；

第八步：将上一状态赋值为当前状态；

第九步：判断当前状态是否在状态转换时延图的状态列表中，如果不存在，执行第六步，否则进行下一步；

第十步：获取上一状态对应的状态转换时延图中的边；

第十一步：获取本次状态转换；

第十二步：判断本次状态转换是否在状态转换时延图中，如果不在，则返回-2，表示状态转换不存在，并将当前状态转换添加到异常列表中，执行第二步；否则，执行下一步；

第十三步：判断本次转换持续时间是否在预期范围内，如果不在，则，返回-3，表示转换持续时间不在预期范围内，并将当前状态转换和持续时间添加到异常列表中，执行第二步；否则执行下一步；其中，第十三步中，通过比较当前持续时间与状态转换时延图中相应边所对应的持续时间集合，来确定本次转换持续时间是否在预期范围内；

第十四步：根据状态转换时延图中的边，获取下一预期状态及其持续时间；执行第二步；

第十四步中，获取下一预期状态及其持续时间，通过以下步骤完成：

根据当前状态在图中对应的索引，获取以该索引为有向边的头节点，获取所有边集合；遍历所有边集合，获取该边对应的所有的时延集合；将获取的边集合及与其对应的时延集合作为预期转换和预期时延。

2.如权利要求1所述的基于状态转换时延图的水分配系统异常检测方法，其特征是，所述将混合数据类型状态数据集，转换成二元数据类型状态数据集；具体步骤包括：

混合数据类型状态数据集，包括：离散变量、连续变量和二元变量；

采用离散变量二元方法，将离散变量转换为二元变量；

采用连续变量二元方法，将连续变量转换为二元变量。

3.如权利要求2所述的基于状态转换时延图的水分配系统异常检测方法，其特征是，所述采用离散变量二元方法，将离散变量转换为二元变量；具体步骤包括：

离散变量取值空间有限，设离散变量DV取值范围为则其对应的二元变量为：当DV＝d₀时，对应的二元变量bd₀＝1，其余二元变量取值为0，即BDV＝{1，0，...，0}；此时离散变量列数由原来的1列变为n_d列。