本發(fā)明涉及給排水工程，特別涉及一種給排水系統(tǒng)模型構(gòu)建方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、給排水模型通常是通過bim軟件來建模設(shè)計，然后在給排水管道上間隔布置傳感器來監(jiān)測不同管道處的水壓力，以此監(jiān)測可能滲水的隱患部位，便于及時搶修，避免水管毫無征兆地?fù)p害，導(dǎo)致?lián)屝薏患皶r影響人們的生活。

2、現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，通常是根據(jù)水壓的變化來推斷水管的健康狀況，但是對于滲漏點位置的確定并不精準(zhǔn)，僅僅只能確定是哪根水管出現(xiàn)隱患，因為相鄰兩個傳感器之間所反映的信息有限，同時目前對于水管健康的監(jiān)測很少考慮用水高峰段和外部環(huán)境對于管道內(nèi)水壓的影響，導(dǎo)致監(jiān)測過程中會出現(xiàn)很多模糊信息，影響了檢修人員對于水管真實情況的判斷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種給排水系統(tǒng)模型構(gòu)建方法，旨在解決背景技術(shù)中提到的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

3、一種給排水系統(tǒng)模型構(gòu)建方法，包括如下步驟：

4、s10，根據(jù)所在地區(qū)的實際用水情況設(shè)計水力管網(wǎng)，并構(gòu)建水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，在所述水力管網(wǎng)中設(shè)置多個光纖傳感器；

5、s20，將所述光纖傳感器的位置嵌入所述水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖中，構(gòu)建節(jié)點-管道時間運動圖，并根據(jù)所述節(jié)點-管道時間運動圖構(gòu)建多條不同時段的節(jié)點-狀況線路；

6、s30，將每個時段的所述節(jié)點-狀況線路中的節(jié)點位置信息和節(jié)點壓力信息映射為高維向量，并實時監(jiān)測不同時段具有相關(guān)性的所述節(jié)點位置信息和所述節(jié)點壓力信息；

7、s40，將所述節(jié)點位置信息和所述節(jié)點壓力信息異常的所述節(jié)點-狀況線路進(jìn)行位置遍歷，找出與發(fā)生異常的所述節(jié)點聯(lián)系緊密的鄰接節(jié)點，分析發(fā)生異常的所述節(jié)點位置與所述鄰接節(jié)點位置之間的相關(guān)性；

8、s50，找到發(fā)生異常的所述節(jié)點位置附近出現(xiàn)滲漏可能性最高的滲漏點，計算所述滲漏點的壓力殘差值，當(dāng)所述壓力殘差值高于預(yù)設(shè)的殘差閾值時，將該滲漏點確定為異常滲漏點。

9、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述步驟s10的具體步驟包括：

10、收集所在地區(qū)用水情況的歷史數(shù)據(jù)，以設(shè)計水力管網(wǎng)；

11、運用水力管網(wǎng)設(shè)計軟件構(gòu)建水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；

12、將所述光纖傳感器沿管道布置在所述管道的外側(cè)。

13、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述步驟s20的具體步驟包括：

14、將所述光纖傳感器的位置視為節(jié)點m，并嵌入至所述水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖中；

15、將所述管道視為邊k，并分別將所述節(jié)點m和所述邊k映射為節(jié)點類別θ和邊類別η；

16、綜合所述節(jié)點m、所述邊k、所述節(jié)點類別θ和所述邊類別η，按照時間t來構(gòu)建節(jié)點-管道時間運動圖；

17、基于所述節(jié)點-管道時間運動圖，給所述節(jié)點賦予正常和異常兩種狀況類型，在一個時段內(nèi)將所有所述節(jié)點按照所述狀況類型依次連接，以得到所有時段的節(jié)點-狀況線路。

18、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述步驟s30的具體步驟包括：

19、根據(jù)自注意力機(jī)制，將所述節(jié)點-狀況線路中的節(jié)點的位置和壓力值分別進(jìn)行向量化得到位置向量q和壓力向量w，并將所述位置向量q和所述壓力向量w融合得到同維度向量a；

20、根據(jù)所述節(jié)點-狀況線路的時段將所述同維度向量a表示為at，t為時段；

21、將所述同維度向量at與權(quán)重矩陣oz、ox、oc相乘，以得到查詢向量zt、鍵向量xt以及值向量ct；

22、監(jiān)測每個時段中節(jié)點-狀況線路的節(jié)點位置信息和節(jié)點壓力信息，標(biāo)記與發(fā)生異常的所述節(jié)點對應(yīng)的所述同維度向量at；

23、將發(fā)生異常時段的所述同維度向量at與其他時段的所述同維度向量at進(jìn)行相關(guān)度查詢，公式如下：

24、；

25、式中， d為向量維度，sf為歸一化處理函數(shù)，ut為相關(guān)度，t為所有時段相加的總時長；

26、當(dāng)所述同維度向量at與其他時段的所述同維度向量at相關(guān)度指標(biāo)ut大于預(yù)設(shè)指標(biāo)時，將其他時段的所述同維度向量at所對應(yīng)的節(jié)點標(biāo)記為待驗證節(jié)點，查詢所述待驗證節(jié)點與發(fā)生異常的所述節(jié)點的時間段是否相近，若否，則將發(fā)生異常的所述節(jié)點標(biāo)記為先驗節(jié)點。

27、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述步驟s40的具體步驟包括：

28、在所述先驗節(jié)點所在的節(jié)點-狀況線路中，將所有節(jié)點集合得到li，i為當(dāng)前時段所述節(jié)點的標(biāo)號；

29、根據(jù)所述節(jié)點-狀況線路中所述節(jié)點的順序?qū)⑺鐾S度向量a表示為ai；

30、將所述同維度向量ai與權(quán)重矩陣oz、ox、oc相乘，以得到查詢向量zi、鍵向量xi以及值向量ci；

31、遍歷同一時間段所述節(jié)點-狀況線路中的節(jié)點位置信息和節(jié)點壓力信息；

32、監(jiān)測所述先驗節(jié)點所在的節(jié)點-狀況線路中所有的節(jié)點位置信息和節(jié)點壓力信息，標(biāo)記與所述先驗節(jié)點對應(yīng)的同維度向量ai；

33、將所述先驗節(jié)點對應(yīng)的同維度向量ai與該時段內(nèi)其他所述節(jié)點對應(yīng)的同維度向量ai進(jìn)行相關(guān)度查詢，公式如下：

34、；

35、式中， d為向量維度，sf為歸一化處理函數(shù)，ui為相關(guān)度，l為所有管段相加的總長度；

36、將相關(guān)度大于預(yù)設(shè)閾值的所述同維度向量ai對應(yīng)的節(jié)點作為鄰接節(jié)點；

37、當(dāng)所述鄰接節(jié)點與所述先驗節(jié)點位于不同管路時，將所述先驗節(jié)點作為再驗節(jié)點。

38、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述步驟s50的具體步驟包括：

39、引入語言模型，根據(jù)遍歷同一時間段所述節(jié)點-狀況線路的結(jié)果，將所述再驗節(jié)點的信息以及所述再驗節(jié)點的周圍點的信息輸入所述語言模型進(jìn)行計算，進(jìn)而找到所述再驗節(jié)點附近滲水概率最高的滲漏點；

40、

41、其中，argmax為最大值求解函數(shù)，表示所述節(jié)點m周圍所有隱藏滲漏點γ的集合，r為所述隱藏滲漏點γ的出現(xiàn)概率，為所述節(jié)點m周圍的所述隱藏滲漏點γ出現(xiàn)的概率對數(shù)，μ為所述語言模型的模型參數(shù)；

42、根據(jù)所述節(jié)點-狀況線路計算出所述隱藏滲漏點的實際壓力殘差、以及根據(jù)歷史數(shù)據(jù)推斷所述隱藏滲漏點處的預(yù)測壓力殘差；

43、將所述實際壓力殘差和所述預(yù)測壓力殘差作差得到所述隱藏滲漏點的殘差值；

44、k=x-xs；

45、其中，x為所述實際壓力殘差、xs為所述預(yù)測壓力殘差；

46、按照時間段對所述隱藏滲漏點的殘差值進(jìn)行細(xì)分，得到殘差矩陣knq；

47、所述殘差矩陣knq中的n表示天數(shù)、q表示采樣間隔；

48、在所述殘差矩陣的每個時間段均預(yù)設(shè)有殘差閾值；

49、當(dāng)所述殘差閾值高于預(yù)設(shè)的殘差標(biāo)準(zhǔn)閾值時，將所述再驗節(jié)點確定為異常節(jié)點，并將所述隱藏滲漏點確定為異常滲漏點。

50、本發(fā)明還提供一種給排水系統(tǒng)模型構(gòu)建系統(tǒng)，包括：

51、設(shè)計模塊：用于根據(jù)所在地區(qū)的實際用水情況設(shè)計水力管網(wǎng)，并構(gòu)建水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，在所述水力管網(wǎng)中設(shè)置多個光纖傳感器；

52、所述設(shè)計模塊具體用于：收集所在地區(qū)用水情況的歷史數(shù)據(jù)，以設(shè)計水力管網(wǎng)；

53、運用水力管網(wǎng)設(shè)計軟件構(gòu)建水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；

54、將所述光纖傳感器沿管道布置在所述管道的外側(cè)；

55、構(gòu)建模塊：用于將所述光纖傳感器的位置嵌入所述水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖中，構(gòu)建節(jié)點-管道時間運動圖，并根據(jù)所述節(jié)點-管道時間運動圖構(gòu)建多條不同時段的節(jié)點-狀況線路；

56、所述構(gòu)建模塊具體用于：將所述光纖傳感器的位置視為節(jié)點m，并嵌入至所述水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖中；

57、將所述管道視為邊k，并分別將所述節(jié)點m和所述邊k映射為節(jié)點類別θ和邊類別η；

58、綜合所述節(jié)點m、所述邊k、所述節(jié)點類別θ和所述邊類別η，按照時間t來構(gòu)建節(jié)點-管道時間運動圖；

59、基于所述節(jié)點-管道時間運動圖，給所述節(jié)點賦予正常和異常兩種狀況類型，在一個時段內(nèi)將所有所述節(jié)點按照所述狀況類型依次連接，以得到所有時段的節(jié)點-狀況線路；

60、映射模塊：用于將每個時段的所述節(jié)點-狀況線路中的節(jié)點位置信息和節(jié)點壓力信息映射為高維向量，并實時監(jiān)測不同時段具有相關(guān)性的所述節(jié)點位置信息和所述節(jié)點壓力信息；

61、所述映射模塊具體用于：根據(jù)自注意力機(jī)制，將所述節(jié)點-狀況線路中的節(jié)點的位置和壓力值分別進(jìn)行向量化得到位置向量q和壓力向量w，并將所述位置向量q和所述壓力向量w融合得到同維度向量a；

62、根據(jù)所述節(jié)點-狀況線路的時段將所述同維度向量a表示為at，t為時段；

63、將所述同維度向量at與權(quán)重矩陣oz、ox、oc相乘，以得到查詢向量zt、鍵向量xt以及值向量ct；

64、監(jiān)測每個時段中節(jié)點-狀況線路的節(jié)點位置信息和節(jié)點壓力信息，根據(jù)所述節(jié)點-狀況線路中各所述節(jié)點的狀況，標(biāo)記與發(fā)生異常的所述節(jié)點對應(yīng)的所述同維度向量at；

65、將發(fā)生異常時段的所述同維度向量at與其他時段的所述同維度向量at進(jìn)行相關(guān)度查詢，公式如下：

66、；

67、式中， d為向量維度，sf為歸一化處理函數(shù)，ut為相關(guān)度，t為所有時段相加的總時長；

68、當(dāng)所述同維度向量at與其他時段的所述同維度向量at相關(guān)度指標(biāo)ut大于預(yù)設(shè)指標(biāo)時，將其他時段的所述同維度向量at所對應(yīng)的節(jié)點標(biāo)記為待驗證節(jié)點，查詢所述待驗證節(jié)點與發(fā)生異常的所述節(jié)點的時間段是否相近，若否，則將發(fā)生異常的所述節(jié)點標(biāo)記為先驗節(jié)點；

69、查找模塊：用于將所述節(jié)點位置信息和所述節(jié)點壓力信息異常的所述節(jié)點-狀況線路進(jìn)行位置遍歷，找出與發(fā)生異常的所述節(jié)點聯(lián)系緊密的鄰接節(jié)點，分析發(fā)生異常的所述節(jié)點位置與所述鄰接節(jié)點位置之間的相關(guān)性；

70、所述查找模塊具體用于：在所述先驗節(jié)點所在的節(jié)點-狀況線路中，將所有節(jié)點集合得到li，i為當(dāng)前時段所述節(jié)點的標(biāo)號；

71、根據(jù)所述節(jié)點-狀況線路中所述節(jié)點的順序?qū)⑺鐾S度向量a表示為ai；

72、將所述同維度向量ai與權(quán)重矩陣oz、ox、oc相乘，以得到查詢向量zi、鍵向量xi以及值向量ci；

73、遍歷同一時間段所述節(jié)點-狀況線路中的節(jié)點位置信息和節(jié)點壓力信息；

74、監(jiān)測所述先驗節(jié)點所在的節(jié)點-狀況線路中所有的節(jié)點位置信息和節(jié)點壓力信息，標(biāo)記與所述先驗節(jié)點對應(yīng)的同維度向量ai；

75、將所述先驗節(jié)點對應(yīng)的同維度向量ai與該時段內(nèi)其他所述節(jié)點對應(yīng)的同維度向量ai進(jìn)行相關(guān)度查詢，公式如下：

76、；

77、式中， d為向量維度，sf為歸一化處理函數(shù)，ui為相關(guān)度，l為所有管段相加的總長度；

78、將相關(guān)度大于預(yù)設(shè)閾值的所述同維度向量ai對應(yīng)的節(jié)點作為鄰接節(jié)點；

79、當(dāng)所述鄰接節(jié)點與所述先驗節(jié)點位于不同管路時，將所述先驗節(jié)點作為再驗節(jié)點。

80、確定模塊：找到發(fā)生異常的所述節(jié)點位置附近出現(xiàn)滲漏可能性最高的滲漏點，計算所述滲漏點的壓力殘差值，當(dāng)所述壓力殘差值高于預(yù)設(shè)的殘差閾值時，將該滲漏點確定為異常滲漏點；

81、所述確定模塊具體用于：引入語言模型，根據(jù)遍歷同一時間段所述節(jié)點-狀況線路的結(jié)果，將所述再驗節(jié)點的信息以及所述再驗節(jié)點的周圍點的信息輸入所述語言模型進(jìn)行計算，進(jìn)而找到所述再驗節(jié)點附近滲水概率最高的滲漏點；

82、

83、其中，argmax為最大值求解函數(shù)，表示所述節(jié)點m周圍所有隱藏滲漏點γ的集合，r為所述隱藏滲漏點γ的出現(xiàn)概率，為所述節(jié)點m周圍的所述隱藏滲漏點γ出現(xiàn)的概率對數(shù)，μ為所述語言模型的模型參數(shù)；

84、根據(jù)所述節(jié)點-狀況線路計算出所述隱藏滲漏點的實際壓力殘差、以及根據(jù)歷史數(shù)據(jù)推斷所述隱藏滲漏點處的預(yù)測壓力殘差；

85、將所述實際壓力殘差和所述預(yù)測壓力殘差作差得到所述隱藏滲漏點的殘差值；

86、k=x-xs；

87、其中，x為所述實際壓力殘差、xs為所述預(yù)測壓力殘差；

88、按照時間段對所述隱藏滲漏點的殘差值進(jìn)行細(xì)分，得到殘差矩陣knq；

89、所述殘差矩陣knq中的n表示天數(shù)、q表示采樣間隔；

90、在所述殘差矩陣的每個時間段均預(yù)設(shè)有殘差閾值；

91、當(dāng)所述殘差閾值高于預(yù)設(shè)的殘差標(biāo)準(zhǔn)閾值時，將所述再驗節(jié)點確定為異常節(jié)點，并將所述隱藏滲漏點確定為異常滲漏點。

92、本發(fā)明還提供一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的給排水系統(tǒng)模型構(gòu)建方法。

93、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)如上所述的給排水系統(tǒng)模型構(gòu)建方法。

94、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

95、通過根據(jù)水力管網(wǎng)建立水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，然后在水力管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖中嵌入光纖傳感器作為節(jié)點，依據(jù)時間來建立節(jié)點-管道時間運動圖，以此反映節(jié)點和管道的關(guān)系，并基于節(jié)點-管道時間運動圖在每個時間段均建立一條節(jié)點-狀況線路，以此反映節(jié)點（光纖傳感器）的狀況，然后將節(jié)點-狀況線路中的節(jié)點位置信息和節(jié)點壓力信息映射為高維向量，用來分析不同時段的節(jié)點，尋找一個時段中狀態(tài)異常的節(jié)點與不同時段的類似節(jié)點，若兩個節(jié)點類似，而這兩個節(jié)點又在同一個時段內(nèi)出現(xiàn)，則考慮到可能是高峰時段的用水導(dǎo)致的水壓異常，若這兩個節(jié)點在不同時段內(nèi)出現(xiàn)，則該節(jié)點很可能出現(xiàn)了異常，便需要分析在同一時段內(nèi)，該節(jié)點與其他節(jié)點的相關(guān)性，若該節(jié)點與其相似的其他節(jié)點位于同一管道中，考慮到該異?？赡苁黔h(huán)境（如溫度、外力）的影響，若該節(jié)點與其相似的其他節(jié)點位于不同的管道中，則可以確定該節(jié)點屬于異常節(jié)點；通過該節(jié)點找到附近出現(xiàn)滲漏可能性最高的滲漏點，并計算滲漏點的壓力殘差值，若壓力殘差值高于預(yù)設(shè)的殘差閾值時，將該滲漏點確定為異常滲漏點，以便工作人員可以快速進(jìn)行修補(bǔ)工作；

96、本發(fā)明通過將不同時段的異常節(jié)點進(jìn)行對比，來排除用水高峰對于節(jié)點的影響，再通過將同一時段的異常節(jié)點進(jìn)行對比，來排除外部環(huán)境對于節(jié)點的影響，最后通過找尋異常節(jié)點附近的滲漏點的方式，來確定異常滲漏點，可以更全面地對水力管網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控。