本發(fā)明涉及閥門數(shù)據(jù)預(yù)測。更具體地，本發(fā)明涉及一種基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、城市供水系統(tǒng)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到居民的生產(chǎn)和生活。而現(xiàn)有供水設(shè)備是在主供水管道接口安裝簡式壓力調(diào)節(jié)閥，通過自動調(diào)整閥門口徑來確保分管道內(nèi)的水壓保持在預(yù)設(shè)值，以滿足不同區(qū)域的用水需求，從而保障供水系統(tǒng)正常運(yùn)行。然而，由于長時(shí)間在高濕度環(huán)境工作會導(dǎo)致內(nèi)部部件生銹或者關(guān)鍵部件磨損加劇，導(dǎo)致壓力調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障，使分管道內(nèi)的水壓不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)管道破裂、漏水等安全隱患。

2、相關(guān)技術(shù)中，例如公告號為cn118673387b的中國專利文件，公開了一種粉煤氣化燃燒器的高溫預(yù)警方法及系統(tǒng)，該專利文件先獲取所有組合序列，然后計(jì)算任一組合序列的優(yōu)選程度，將優(yōu)選程度最大的組合序列的變化趨勢，作為htfe算法預(yù)測數(shù)據(jù)時(shí)的歷史趨勢，以預(yù)測下一時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)，對燃燒器進(jìn)行溫度預(yù)警。

3、目前利用htfe算法通過對不同維度時(shí)序序列結(jié)合各自歷史趨勢和預(yù)測誤差分別進(jìn)行預(yù)測，通過任意時(shí)刻的主管道壓力與壓力調(diào)節(jié)閥門口徑數(shù)據(jù)預(yù)測值與實(shí)際值的偏差評估當(dāng)前時(shí)刻是否發(fā)生故障，但在實(shí)際供水系統(tǒng)中，主管道壓力與壓力調(diào)節(jié)閥門口徑數(shù)據(jù)變化是相互響應(yīng)發(fā)生的，如果不考慮兩者之間的響應(yīng)關(guān)系會無法準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài)，這會導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果不可靠，從而降低故障檢測的準(zhǔn)確率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法及系統(tǒng)，旨在解決相關(guān)技術(shù)中供水系統(tǒng)中，主管道壓力與壓力調(diào)節(jié)閥門口徑數(shù)據(jù)變化是相互響應(yīng)發(fā)生的，如果不考慮兩者之間的響應(yīng)關(guān)系會無法準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài)，這會導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。

2、在第一方面中，本發(fā)明提供了基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，包括：采集閥門的壓力和閥門口徑數(shù)據(jù)，得到壓力序列和閥門口徑序列；基于htfe算法對歷史時(shí)刻的所述壓力序列和閥門口徑序列分別進(jìn)行預(yù)測，得到當(dāng)前時(shí)刻的壓力的預(yù)測值和閥門口徑的預(yù)測值，并利用當(dāng)前時(shí)刻預(yù)測值的可靠度對壓力的預(yù)測值和閥門口徑的預(yù)測值與各自實(shí)際值的差值之和修正，得到當(dāng)前時(shí)刻的故障程度，其中當(dāng)前時(shí)刻預(yù)測值的可靠度的計(jì)算公式為：；式中，為時(shí)刻的預(yù)測值的可靠度，為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列和閥門口徑序列數(shù)據(jù)變化的穩(wěn)定性；為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列和閥門口徑序列之間的相關(guān)度，其中所述相關(guān)度為壓力序列與閥門口徑序列之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)；所述穩(wěn)定性和歷史時(shí)刻的壓力序列、閥門口徑序列中經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)之間差值的標(biāo)準(zhǔn)差呈正相關(guān)；根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的故障程度的大小，以對閥門進(jìn)行控制。

3、通過分析其歷史時(shí)刻兩個(gè)維度數(shù)據(jù)變化之間的相關(guān)性，結(jié)合歷史時(shí)刻兩個(gè)維度數(shù)據(jù)變化的穩(wěn)定性來綜合評估每一時(shí)刻預(yù)測值的可靠度。利用每一時(shí)刻預(yù)測值的可靠度對該時(shí)刻兩個(gè)維度數(shù)據(jù)預(yù)測值與實(shí)際值偏差進(jìn)行修正，從而得到該時(shí)刻的故障程度，提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性。

4、進(jìn)一步的，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的故障程度的大小，以對閥門進(jìn)行控制，包括：響應(yīng)于所述當(dāng)前時(shí)刻的故障程度大于預(yù)設(shè)閾值，則控制閥門進(jìn)行閉合，并進(jìn)行報(bào)警。提高了壓力調(diào)節(jié)閥門使用過程中的安全性。

5、進(jìn)一步的，當(dāng)前時(shí)刻的故障程度的計(jì)算公式為：；式中，為時(shí)刻的故障程度，為時(shí)刻預(yù)測值的可靠度，為時(shí)刻的壓力，為時(shí)刻的壓力的預(yù)測值，為時(shí)刻的閥門口徑；為時(shí)刻的閥門口徑的預(yù)測值，為標(biāo)準(zhǔn)歸一化函數(shù)。通過分析得到每個(gè)時(shí)刻預(yù)測值的可靠度，基于可靠度對單維度預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行加權(quán)修正，從而提高對每個(gè)時(shí)刻的故障程度評估的準(zhǔn)確率。

6、進(jìn)一步的，計(jì)算時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列和閥門口徑序列之間的相關(guān)度，計(jì)算公式為：；式中，為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列中第個(gè)數(shù)據(jù)值；為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列中所有數(shù)據(jù)值均值；為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的閥門口徑序列中第個(gè)數(shù)據(jù)值；為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的閥門口徑序列中所有數(shù)據(jù)值均值，為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻序列中數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。量化了主管道的壓力與壓力調(diào)節(jié)閥門口徑數(shù)據(jù)之間的相互響應(yīng)關(guān)系，確保了預(yù)測模型能夠反映系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài)。

7、進(jìn)一步的，計(jì)算時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列和閥門口徑序列數(shù)據(jù)變化的穩(wěn)定性，計(jì)算公式為：；式中，為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列中第個(gè)數(shù)據(jù)值；為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列中所有數(shù)據(jù)值標(biāo)準(zhǔn)差；為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的閥門口徑序列中第個(gè)數(shù)據(jù)值；為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的閥門口徑序列中所有數(shù)據(jù)值標(biāo)準(zhǔn)差；為預(yù)設(shè)值；為時(shí)刻之前歷史時(shí)刻序列中數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；為自然指數(shù)函數(shù)。通過歷史每一時(shí)刻兩者數(shù)據(jù)差值的標(biāo)準(zhǔn)差來評估這種平滑性，如果標(biāo)準(zhǔn)差較小，說明歷史時(shí)刻的變化沒有出現(xiàn)明顯的跳躍式的變化，能夠準(zhǔn)確的對數(shù)據(jù)變化的穩(wěn)定性進(jìn)行評估。

8、進(jìn)一步的，獲取預(yù)設(shè)值，包括：獲取時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列和閥門口徑序列中所有數(shù)據(jù)與各自標(biāo)準(zhǔn)差的比值的差值，然后求得平均值，將所述平均值作為預(yù)設(shè)值。

9、進(jìn)一步的，采集閥門的壓力和閥門口徑數(shù)據(jù)，包括：每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔采集一次閥門的壓力和閥門口徑數(shù)據(jù)。

10、進(jìn)一步的，所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為5秒。

11、進(jìn)一步的，所述預(yù)設(shè)閾值為0.8。

12、本發(fā)明第二方面，還提供了一種基于故障監(jiān)測的供水閥門控制系統(tǒng)，包括處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)以上任一項(xiàng)所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法。

13、有益效果：通過考慮兩個(gè)維度數(shù)據(jù)之間的相互作用以及變化的穩(wěn)定性，量化了主管道的壓力與壓力調(diào)節(jié)閥門口徑數(shù)據(jù)之間的相互響應(yīng)關(guān)系，確保了預(yù)測模型能夠反映系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài)。并結(jié)合相關(guān)性和穩(wěn)定性計(jì)算預(yù)測值的可靠度，增加了對預(yù)測結(jié)果可靠度的評估，確保了預(yù)測結(jié)果的可靠性。解決了因忽略相互響應(yīng)關(guān)系導(dǎo)致預(yù)測不準(zhǔn)確而誤判故障點(diǎn)的問題，進(jìn)而提高故障檢測結(jié)果準(zhǔn)確率越高。

技術(shù)特征：

1.一種基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，其特征在于，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的故障程度的大小，以對閥門進(jìn)行控制，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，其特征在于，當(dāng)前時(shí)刻的故障程度的計(jì)算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，其特征在于，計(jì)算時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列和閥門口徑序列之間的相關(guān)度，計(jì)算公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，其特征在于，計(jì)算時(shí)刻之前歷史時(shí)刻的壓力序列和閥門口徑序列數(shù)據(jù)變化的穩(wěn)定性，計(jì)算公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，其特征在于，獲取預(yù)設(shè)值，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，其特征在于，采集閥門的壓力和閥門口徑數(shù)據(jù)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為5秒。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)閾值為0.8。

10.一種基于故障監(jiān)測的供水閥門控制系統(tǒng)，包括處理器和存儲器，其特征在于，所述存儲器存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及閥門數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及基于故障監(jiān)測的供水閥門控制方法及系統(tǒng)，包括：采集閥門的壓力和閥門口徑數(shù)據(jù)，得到壓力序列和閥門口徑序列；基于HTFE算法對歷史時(shí)刻的所述壓力序列和閥門口徑序列分別進(jìn)行預(yù)測，得到當(dāng)前時(shí)刻的壓力的預(yù)測值和閥門口徑的預(yù)測值，并利用當(dāng)前時(shí)刻預(yù)測值的可靠度對壓力和閥門口徑的預(yù)測值與各自實(shí)際值的差值之和修正，得到當(dāng)前時(shí)刻的故障程度。本發(fā)明通過考慮兩個(gè)維度數(shù)據(jù)之間的相關(guān)度以及變化的穩(wěn)定性，并結(jié)合相關(guān)性和穩(wěn)定性計(jì)算預(yù)測值的可靠度，增加了對預(yù)測結(jié)果可靠度的評估，確保了預(yù)測結(jié)果的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：邱愛華,宋成濱,王連勇,張會明,李曉明,劉文強(qiáng),張勇華,晏清洪,張曉雯,王鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東科源供排水設(shè)備工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19