本發(fā)明涉及公共設(shè)施管理領(lǐng)域，尤其涉及一種公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

1、在公路基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)和維護(hù)中，排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到公路使用壽命及交通安全，排水系統(tǒng)的主要功能是及時(shí)排除雨水、地表水及地下水，防止水分積聚造成路面損壞和路基結(jié)構(gòu)劣化，特別是在降雨頻繁或地勢(shì)低洼地區(qū)，排水系統(tǒng)的效率至關(guān)重要，完善的排水系統(tǒng)能夠有效避免路面坑槽、裂縫等損害，并防止因積水導(dǎo)致的交通事故；此外，合理的排水系統(tǒng)還能夠減緩公路凍融循環(huán)對(duì)路面的破壞，降低維護(hù)成本，延長(zhǎng)公路使用壽命。在公路養(yǎng)護(hù)與管理中，傳統(tǒng)的人工巡查方式容易受限于人力和時(shí)間，無(wú)法實(shí)現(xiàn)及時(shí)監(jiān)測(cè)，因此，評(píng)價(jià)排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)成為確保道路安全和耐久性的重要手段。

2、但傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)方法存在如下技術(shù)問(wèn)題：不同區(qū)域的降雨與排水關(guān)聯(lián)不明確，排水能力評(píng)估困難；未考慮到降雨強(qiáng)度波動(dòng)影響排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性；排水效率受多變量非線性關(guān)系的復(fù)雜影響，難以準(zhǔn)確評(píng)估；傳統(tǒng)積水預(yù)測(cè)模型無(wú)法充分考慮降雨的累積效應(yīng)與排水系統(tǒng)的實(shí)時(shí)表現(xiàn)，可能導(dǎo)致積水深度預(yù)測(cè)出現(xiàn)誤差和決策延誤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)方法，以解決不同區(qū)域的降雨與排水關(guān)聯(lián)不明確，排水能力評(píng)估困難；未考慮到降雨強(qiáng)度波動(dòng)影響排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且排水效率受多變量非線性關(guān)系的復(fù)雜影響，難以準(zhǔn)確評(píng)估；傳統(tǒng)積水預(yù)測(cè)模型無(wú)法充分考慮降雨的累積效應(yīng)與排水系統(tǒng)的實(shí)時(shí)表現(xiàn)，可能導(dǎo)致積水深度預(yù)測(cè)出現(xiàn)誤差和決策延誤的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的一種公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)方法，具體包括以下技術(shù)方案：

3、一種公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

4、s1、實(shí)時(shí)獲取不同區(qū)域的傳感器數(shù)據(jù)，基于不同區(qū)域的傳感器數(shù)據(jù)，使用基于分段模型的降雨-排水關(guān)聯(lián)計(jì)算算法計(jì)算得到不同區(qū)域的排水量；

5、s2、基于不同區(qū)域的排水量和傳感器數(shù)據(jù)，使用動(dòng)態(tài)非線性排水效率評(píng)估算法，計(jì)算得到不同區(qū)域的排水效率；

6、s3、基于不同區(qū)域的排水量、不同區(qū)域的排水效率和傳感器數(shù)據(jù)，使用積水深度動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)算法計(jì)算得到未來(lái)時(shí)刻不同區(qū)域的積水深度；

7、s4、基于不同區(qū)域的排水量、不同區(qū)域的排水效率、傳感器數(shù)據(jù)和未來(lái)時(shí)刻不同區(qū)域的積水深度，使用公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)分算法計(jì)算得到不同區(qū)域的公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)分；基于公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)分，判定公路排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

8、優(yōu)選的，所述s1，具體包括：

9、所述傳感器數(shù)據(jù)包括降雨強(qiáng)度、水位高度、排水流速、積水深度。

10、優(yōu)選的，所述s1，具體包括：

11、在基于分段模型的降雨-排水關(guān)聯(lián)計(jì)算算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，基于降雨強(qiáng)度和排水流速，評(píng)估各區(qū)域的排水能力；設(shè)置降雨強(qiáng)度閾值，將不同區(qū)域的降雨強(qiáng)度與降雨強(qiáng)度閾值進(jìn)行比較，以判斷當(dāng)前降雨強(qiáng)度是否超過(guò)了降雨強(qiáng)度閾值；當(dāng)當(dāng)前時(shí)刻的降雨強(qiáng)度小于降雨強(qiáng)度閾值時(shí)，使用正常降雨模型進(jìn)行排水量計(jì)算；當(dāng)當(dāng)前時(shí)刻的降雨強(qiáng)度大于等于降雨強(qiáng)度閾值，則切換至極端降雨模型進(jìn)行排水量計(jì)算。

12、優(yōu)選的，所述s1，具體包括：

13、當(dāng)當(dāng)前時(shí)刻的降雨強(qiáng)度小于降雨強(qiáng)度閾值時(shí)，通過(guò)區(qū)域的排水管道橫截面面積和排水流速，結(jié)合降雨強(qiáng)度的對(duì)數(shù)形式來(lái)計(jì)算排水量；當(dāng)當(dāng)前時(shí)刻的降雨強(qiáng)度大于等于降雨強(qiáng)度閾值時(shí)，通過(guò)對(duì)降雨強(qiáng)度進(jìn)行指數(shù)計(jì)算來(lái)計(jì)算排水量。

14、優(yōu)選的，所述s2，具體包括：

15、在動(dòng)態(tài)非線性排水效率評(píng)估算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，基于降雨強(qiáng)度計(jì)算降雨變化率，并對(duì)降雨變化率進(jìn)行歸一化處理，結(jié)合不同區(qū)域的排水量和水位高度，得到不同區(qū)域的排水效率，具體計(jì)算公式為：

16、，

17、其中，表示在時(shí)間時(shí)區(qū)域的排水效率；表示在時(shí)間時(shí)區(qū)域的排水量；表示在時(shí)間時(shí)區(qū)域的降雨強(qiáng)度；表示降雨變化率；表示區(qū)域歷史數(shù)據(jù)中記錄的最大降雨強(qiáng)度，用于將降雨變化率歸一化；表示降雨變化率在排水效率中的影響權(quán)重；表示在時(shí)間時(shí)區(qū)域的水位高度；表示水位影響系數(shù)；表示調(diào)整系數(shù)；表示雙曲正切函數(shù)；表示區(qū)域歷史數(shù)據(jù)中記錄的最大排水量。

18、優(yōu)選的，所述s3，具體包括：

19、所述積水深度動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)算法，采用對(duì)數(shù)函數(shù)對(duì)降雨強(qiáng)度進(jìn)行非線性處理，并引入不同區(qū)域排水效率的權(quán)重因子，調(diào)整排水效率對(duì)積水深度預(yù)測(cè)的影響。

20、優(yōu)選的，所述s3，具體包括：

21、在積水深度動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，引入誤差項(xiàng)，并將積水深度的負(fù)值預(yù)測(cè)結(jié)果自動(dòng)修正為零，得到未來(lái)時(shí)刻不同區(qū)域的積水深度；未來(lái)時(shí)刻不同區(qū)域的積水深度的具體計(jì)算公式為：

22、，

23、其中，為在時(shí)間時(shí)區(qū)域的積水深度，表示積水深度預(yù)測(cè)結(jié)果；表示時(shí)間變化量；表示在時(shí)間時(shí)區(qū)域的積水深度；表示區(qū)域降雨強(qiáng)度影響系數(shù)；表示區(qū)域的排水能力系數(shù)；表示區(qū)域排水效率的權(quán)重因子；表示區(qū)域的誤差項(xiàng)。

24、優(yōu)選的，所述s4，具體包括：

25、在公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)分算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，引入時(shí)間衰減因子和周期性權(quán)重項(xiàng)，對(duì)區(qū)域內(nèi)公路排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行量化評(píng)分，得到不同區(qū)域的公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)分，具體公式為：

26、，

27、其中，表示在時(shí)間時(shí)區(qū)域的公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)分；表示時(shí)間區(qū)間；表示時(shí)間衰減因子；表示時(shí)間衰減系數(shù)；表示在時(shí)間時(shí)區(qū)域的積水深度；表示周期性權(quán)重項(xiàng)；表示頻率參數(shù)；表示區(qū)域的歷史數(shù)據(jù)中記錄的最大積水深度；表示在時(shí)間時(shí)區(qū)域的排水效率；表示在時(shí)間時(shí)區(qū)域的排水量；表示用于防止分母為零的極小正數(shù)；表示未來(lái)時(shí)刻區(qū)域的積水深度的權(quán)重系數(shù)。

28、優(yōu)選的，所述s4，具體包括：

29、將公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)分與預(yù)設(shè)評(píng)分閾值進(jìn)行比較，判定公路排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)分大于等于預(yù)設(shè)評(píng)分閾值時(shí)，則公路排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)正常；當(dāng)公路排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)分小于預(yù)設(shè)評(píng)分閾值時(shí)，則公路排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)異常；基于公路排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，觸發(fā)對(duì)應(yīng)管理措施。

30、本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是：

31、1、通過(guò)基于分段模型的降雨-排水關(guān)聯(lián)計(jì)算算法得到不同區(qū)域的排水量,在降雨強(qiáng)度達(dá)到降雨強(qiáng)度閾值時(shí)動(dòng)態(tài)切換至不同計(jì)算模型，對(duì)正常降雨與極端降雨情況進(jìn)行區(qū)分處理，在降雨較小時(shí)使用對(duì)數(shù)函數(shù)平滑波動(dòng)；在極端降雨情況下采用指數(shù)計(jì)算，模擬公路排水系統(tǒng)的負(fù)荷響應(yīng)，確保在極端天氣條件下仍然能夠穩(wěn)定運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域化的精細(xì)化排水控制，避免了對(duì)不同區(qū)域采用統(tǒng)一模型造成的計(jì)算誤差。

32、2、動(dòng)態(tài)非線性排水效率評(píng)估算法通過(guò)動(dòng)態(tài)非線性調(diào)整，得到不同區(qū)域的排水效率，引入指數(shù)衰減項(xiàng)和雙曲正切函數(shù)，模擬排水效率隨水位升高而下降的趨勢(shì)，提高了排水效率計(jì)算的精度，使評(píng)估符合實(shí)際公路排水系統(tǒng)的運(yùn)行特性。

33、3、積水深度動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)算法通過(guò)對(duì)數(shù)函數(shù)處理降雨強(qiáng)度，模擬積水深度隨時(shí)間累積的非線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，引入平方根處理和誤差項(xiàng)，提高積水深度預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

34、4、基于歷史數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)和未來(lái)時(shí)刻不同區(qū)域的積水深度，引入時(shí)間衰減和周期性分析，對(duì)區(qū)域公路排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行量化評(píng)分，保證公路排水系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控的全面性與前瞻性，避免突發(fā)性故障未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，提升管理措施的效率，確保在公路排水系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)迅速采取應(yīng)對(duì)措施，避免公路積水問(wèn)題的惡化。

35、5、本發(fā)明提升了公路排水管理的智能化水平，減少人工干預(yù)，提高管理的自動(dòng)化能力，確保了公路的運(yùn)行安全，有效降低了因積水而導(dǎo)致的公路封閉、交通事故風(fēng)險(xiǎn)。