本發(fā)明涉及城市供水在線預(yù)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于時差系數(shù)的節(jié)假日天級需水量在線預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
：城市的快速發(fā)展離不開對水資源的開發(fā)與利用。近年來，我國城市化進(jìn)程更不斷加快，城市人口不斷增加，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)生活用水的需求量不斷增大。在巨大的用水需求面前，我國不僅面臨水資源匱乏的困境，由于近年來不斷加劇的環(huán)境污染問題，符合城市用水要求的水資源嚴(yán)重缺乏。在此背景下，做好城市水資源開發(fā)和用水規(guī)劃是亟待解決的重大問題。做好城市水資源優(yōu)化調(diào)度工作，前提是對城市需水量的進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測?，F(xiàn)階段，針對城市需水量預(yù)測的方法豐富多樣，主要有時間序列、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、回歸分析、灰色模型、系統(tǒng)動力學(xué)等方法。由于城市用水量在節(jié)假日期間的特殊性，現(xiàn)有的方法在節(jié)假日期間的預(yù)測精度普遍較低，特別是春節(jié)、中秋節(jié)等農(nóng)歷節(jié)假日情況下，預(yù)測效果較差，難以滿足實時在線調(diào)度的需求。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種于時差系數(shù)的節(jié)假日天級需水量在線預(yù)測方法，能夠有效提高節(jié)假日天級需水量的預(yù)測精度。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何在節(jié)假日在線預(yù)測天級需水量以及如何提高精度。為實現(xiàn)上述目的，如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于時差系數(shù)的節(jié)假日天級需水量在線預(yù)測方法，包括以下步驟：(1)獲取瞬時流量原始數(shù)據(jù)；(2)對所述原始數(shù)據(jù)序列中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；(3)將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)序列加入歷史用水量數(shù)據(jù)序列中；(4)計算當(dāng)日截止當(dāng)前小時的總需水量；(5)分析歷史用水量數(shù)據(jù)，得到預(yù)測日的近似累積時差系數(shù)向量；(6)采用基于時差系數(shù)的天級需水量預(yù)測模型，對待預(yù)測的節(jié)假日的天級需水量進(jìn)行預(yù)測。進(jìn)一步地，步驟(1)獲取瞬時流量原始數(shù)據(jù)包括以下步驟：(1-1)獲取預(yù)測時刻前1小時，一個城市供水管網(wǎng)中的一家水廠的瞬時需水量數(shù)據(jù)；(1-2)數(shù)據(jù)獲取頻率為10分鐘，即積累6個數(shù)據(jù)，寫入瞬時流量數(shù)據(jù)表。進(jìn)一步地，步驟(2)所述的異常數(shù)據(jù)是指：超限值：超出該支線需水量閾值的瞬時流量數(shù)據(jù)；或毛刺值：與相鄰的瞬時流量數(shù)據(jù)的偏差均在20％以上的數(shù)據(jù)；或個別異常值：連續(xù)3個或3個以下的數(shù)據(jù)異常；或連續(xù)異常值：連續(xù)4個或4個以上的數(shù)據(jù)異常。進(jìn)一步地，步驟(2)所述的異常數(shù)據(jù)為連續(xù)異常值時，采用比例填充法對所述異常數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)，步驟如下：(2-1)分別求取實時值未缺失的時標(biāo)下的流量值與上兩周內(nèi)每一天的相應(yīng)時標(biāo)下的歷史流量比例；(2-2)計算這14天的歷史數(shù)據(jù)相對實時數(shù)據(jù)的日流量比例；(2-3)選取第I天的歷史數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)填充的基準(zhǔn)值；(2-4)根據(jù)日流量比例對缺失時段的實時流量值進(jìn)行填充；(2-5)對于填充結(jié)果進(jìn)行排查，對個別奇異值進(jìn)行修正。進(jìn)一步地，步驟(2)所述的異常數(shù)據(jù)為個別異常值時，采用線性插值法對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，具體方法如下：假設(shè)t時刻的流量缺失，找到距離t時刻最近的流量值非奇異的前后tA和tB時刻(tA＜t＜tB)，設(shè)這兩個時刻的流量分別為和則缺失數(shù)據(jù)Qt的計算公式為Qt=QtA+QtB-QtAtB-tA(t-tA).]]>進(jìn)一步地，步驟(5)所述的時差系數(shù)是指每小時的需水量占每日總需水量的比值。進(jìn)一步地，步驟(5)所述的累積的時差系數(shù)向量是指由每小時累積的時差系數(shù)所組成的向量；每小時累積的時差系數(shù)是指該日截止當(dāng)時的累積需水量占該日總需水量的比值。進(jìn)一步地，步驟(5)所述預(yù)測日近似累積時差系數(shù)向量的計算方法是通過分析歷史數(shù)據(jù)中，上一年相應(yīng)節(jié)假日期間的累積時差系數(shù)向量中各元素的平均值，得到預(yù)測日的近似累積時差系數(shù)向量。進(jìn)一步地，步驟(6)所述的基于時差系數(shù)的天級需水量預(yù)測模型是指通過求取預(yù)測時刻的當(dāng)日累積需水量與該時刻的近似時差系數(shù)向量中的相應(yīng)元素的比值，得到該日的天級需水量預(yù)測值。本發(fā)明針對節(jié)假天級需水量進(jìn)行在線預(yù)測，能夠有效提高節(jié)假日天級需水量的預(yù)測精度。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。附圖說明圖1是本發(fā)明的一個較佳實施例的流程框圖；圖2是本發(fā)明的一個較佳實施例的數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖。具體實施方式如圖2所示，某水廠采用基于最小二乘支持向量機(jī)的需水量預(yù)測方法，得到2015年春節(jié)期間的天級需水量預(yù)測誤差為：采用本發(fā)明所述方法，以每天n＝5、6、7點預(yù)測該日天級需水量為例，誤差改進(jìn)情況為：以預(yù)測2015年2月19日(大年初一)的天級需水量為例，令當(dāng)前時刻為7:00。(1)通過SCADA系統(tǒng)獲取前一小時的流量數(shù)據(jù)，讀入數(shù)據(jù)庫瞬時流量表。瞬時流量表中數(shù)據(jù)為：(2)針對瞬時流量序列中的異常和缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)修正和數(shù)據(jù)填補(bǔ)。此處數(shù)據(jù)正常，預(yù)處理后的前一小時流量數(shù)據(jù)不變。(3)將修正后的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫歷史流量流量數(shù)據(jù)表中。(4)計算當(dāng)前截止當(dāng)前小時的總需水量QnQ7＝138057.87m3(5)結(jié)合歷史流量數(shù)據(jù)信息計算得到預(yù)測日的近似累積時差系數(shù)向量ω＝[ω1,ω2,…,ω24]。根據(jù)上一年供水管網(wǎng)需水量節(jié)假日歷史數(shù)據(jù)，求得該水廠春節(jié)累積時差系數(shù)向量各元素如下表：ω1ω2ω3ω4ω5ω6ω7ω8ω9ω10ω11ω120.040.080.120.160.200.240.290.330.370.410.460.50ω13ω14ω15ω16ω17ω18ω19ω20ω21ω22ω23ω240.540.580.630.670.710.750.790.840.880.920.961.00(6)預(yù)測當(dāng)日天級需水量Qt＝Qn/ωn則2月19日天級需水量預(yù)測值為Qt＝138057.87/0.29＝476061m3。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本
技術(shù)領(lǐng)域：
中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3