《城市生命線檢測數(shù)據(jù)分析指南》

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BSTAUM

全國團體標(biāo)準(zhǔn)

T/BSTAUM001—2023

城市生命線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析指南

DataAnalysisGuideforUrbanOperationLifelinesMonitoring

（征求意見稿）

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XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

北京城市管理科技協(xié)會發(fā)布

T/BSTAUM001—2023

城市生命線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析指南

1范圍

本文件規(guī)定了城市生命線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的運行事件、采集及預(yù)處理和分析和預(yù)測。

本文件適用于北京市供水、排水、供電、供氣、供熱、能源供應(yīng)的風(fēng)險分析、監(jiān)測預(yù)警、技術(shù)選擇

及城市網(wǎng)格化綜合管理平臺建設(shè)，其他城市可參考執(zhí)行。

2術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

2.1

城市網(wǎng)格化綜合管理Urbangridbasedcomprehensivemanagement;

多個城市管理相關(guān)部門，運用先進的信息技術(shù)手段，有效整合各自建成的網(wǎng)格化管理系統(tǒng)，構(gòu)建的

實現(xiàn)多部門協(xié)同的城市綜合監(jiān)測以及協(xié)同管理的工作模式。

2.2

城市生命線UrbanLifelines

城市運行中不可或缺的供電系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、供水排水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、能源天然氣供應(yīng)等維系城

市功能和保障城市運轉(zhuǎn)的城市基礎(chǔ)設(shè)施。

2.3

城市生命線運行事件監(jiān)測和分析Monitoringandanalysisofurbanlifelineoperationevents

對城市生命線運行的指標(biāo)狀態(tài)及其變化情況進行監(jiān)測、記錄、建模和分析。

2.4

數(shù)據(jù)預(yù)處理Datapreprocessing

在進行數(shù)據(jù)分析之前，對數(shù)據(jù)進行清洗、過濾、轉(zhuǎn)換等處理，以保證數(shù)據(jù)可用性和準(zhǔn)確性。

2.5

數(shù)據(jù)建模及預(yù)測預(yù)警Datamodelingandpredictivewarning

選擇合適的數(shù)學(xué)模型或算法對數(shù)據(jù)進行建模，如回歸分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、事理圖譜等，在歷史數(shù)據(jù)和

模型預(yù)測基礎(chǔ)上對未來的城市生命線運行狀態(tài)進行預(yù)測和預(yù)警，從而及時采取措施，

3城市生命線運行事件

3.1事件定義

3.1.1根據(jù)城市生命線運行指標(biāo)狀態(tài)和可能發(fā)生的變化情況，對城市生命線運行事件進行定義，定義

如表1所示。

表1城市生命線運行事件定義表

序號城市生命線類別含義事件事件定義

1

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供水量相比前兩周均值變化范圍在2%以

11供水平穩(wěn)

內(nèi)

22為城市居民、企業(yè)

供水小幅下降供水減少2%-5%

2和公共設(shè)施提供清

33供水潔飲用水和生活用

供水大幅下降供水減少5%以上

3水，以滿足生活和

44生產(chǎn)的需要。供水小幅上升供水增加2%-5%

55供水大幅上升供水增加5%以上

供電量相比前兩周均值變化范圍在2%以

66供電平穩(wěn)

內(nèi)

為城市、工業(yè)、商

77供電小幅下降供電減少2%-5%

業(yè)或家庭用戶提供

88供電電力，以滿足生產(chǎn)、供電大幅下降供電減少5%以上

生活和其他用電需

99供電小幅上升供電增加2%-5%

求。

101

供電大幅上升供電增加5%以上

1

111供氣量相比前兩周均值變化范圍在2%以

供氣平穩(wěn)

5內(nèi)

供氣是指為城市、

121

工業(yè)、商業(yè)或家庭供氣小幅下降供氣減少2%-5%

6

用戶提供燃?xì)猓ㄒ?/p>

131供氣

般指天然氣），以供氣大幅下降供氣減少5%以上

7

滿足生產(chǎn)、生活和

14其他熱能需求供氣小幅上升供氣增加2%-5%

15供氣大幅上升供氣增加5%以上

供熱量相比前兩周均值變化范圍在2%以

16供熱平穩(wěn)

為城市、工業(yè)、商內(nèi)

17業(yè)或家庭用戶提供供熱小幅下降供熱減少2%-5%

熱能（一般指蒸汽、

供熱

18熱水或熱空氣），供熱大幅下降供熱減少5%以上

19以滿足生產(chǎn)、生活供熱小幅上升供熱增加2%-5%

和其他熱能需求。

20供熱大幅上升供熱增加5%以上

212

供油平穩(wěn)供油量相比前兩周均值變化范圍在2%以內(nèi)

1

222

供油小幅下降供油減少2%-5%

2

為城市交通和生產(chǎn)

232能源供應(yīng)（汽油、柴

運行提供能源，一供油大幅下降供油減少5%以上

3油等）

般指汽油、柴油等

242

供油小幅上升供油增加2%-5%

4

252

供油大幅上升供油增加5%以上

5

3.1.2根據(jù)城市運行的環(huán)境狀態(tài)對城市運行環(huán)境事件進行定義，定義如表2所示：

表2城市運行環(huán)境事件定義表

序號城市運行環(huán)境類別含義事件事件定義

1氣溫平穩(wěn)氣溫變化相比前兩周均值變化在3℃以內(nèi)

2氣溫小幅下降氣溫降低3℃-5℃

3氣溫當(dāng)天的氣溫情況氣溫大幅下降氣溫降低5℃以上

4氣溫小幅上升氣溫升高3℃-5℃

5氣溫大幅上升氣溫升高5℃以上

2

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6氣象當(dāng)天的氣象情況陰、晴、雨、雪根據(jù)當(dāng)天天氣情況進行定義

7季節(jié)當(dāng)前日期所處季節(jié)春、夏、秋、冬根據(jù)當(dāng)前日期進行定義

8驚蟄、春分等24個節(jié)根據(jù)當(dāng)前日期進行定義

節(jié)氣當(dāng)前日期所處節(jié)氣氣

9周末周六及周日周末根據(jù)當(dāng)前為星期幾進行定義

國家或城市規(guī)定的節(jié)

10節(jié)假日假日節(jié)假日根據(jù)當(dāng)前日期進行定義

由國家或城市舉辦的

具有較大影響力、參

11重大活動與度和社會關(guān)注度的重大活動根據(jù)當(dāng)前日期和活動安排定義

活動（如冬奧會、兩

會、二十大等）。

氣象條件明顯偏離正

常氣候水平，造成嚴(yán)

重天氣災(zāi)害和影響社

強風(fēng)、暴雨、暴雪、沙根據(jù)氣象情況定義

12極端天氣會生產(chǎn)、生活和大自塵暴等

然生態(tài)等方面的極端

氣象現(xiàn)象。

3.2數(shù)據(jù)分析過程和目標(biāo)

3.2.1城市生命線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的基本任務(wù)包括:

a)分類與預(yù)測;b)聚類分析;c)關(guān)聯(lián)規(guī)則;d)時序模式;e)偏差檢驗

3.2.2數(shù)據(jù)分析的過程包括：

a)明確分析對象和目標(biāo)：城市生命線的數(shù)據(jù)體系涵蓋多個系統(tǒng)，應(yīng)明確進行數(shù)據(jù)分析的目標(biāo)，

確定分析的指標(biāo)和呈現(xiàn)形式。

b)數(shù)據(jù)采集：從監(jiān)測系統(tǒng)或其他數(shù)據(jù)來源中抽取出與分析目標(biāo)相關(guān)的樣本數(shù)據(jù)子集。抽取數(shù)據(jù)

的標(biāo)準(zhǔn)包括相關(guān)性、可靠性和有效性。

c)數(shù)據(jù)探索：拿到樣本數(shù)據(jù)集后，首先要對數(shù)據(jù)進行檢驗和探索，進行異常值分析、缺失值分

析、相關(guān)分析和周期性分析，檢查有沒有出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

d)數(shù)據(jù)預(yù)處理：主要包括數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)變量轉(zhuǎn)換、缺失值處理、壞數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、

主成分分析、屬性選擇、數(shù)據(jù)歸約等。

e)數(shù)據(jù)建模：根據(jù)城市生命線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的基本任務(wù)選取對應(yīng)的模型和算法

f)模型評價：根據(jù)不同任務(wù)選擇方法對模型輸出的結(jié)果和應(yīng)用效果進行評價。

4城市生命線數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理

4.1數(shù)據(jù)來源

4.1.1面向城市生命線的相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)來自于合適可靠的數(shù)據(jù)管理部門，在采集時保證數(shù)據(jù)的實時性和

真實性。時間范圍一般應(yīng)不低于3個月，城市生命線和城市運行環(huán)境數(shù)據(jù)來源如表3所示。

表3城市生命線和城市運行環(huán)境數(shù)據(jù)來源

序號數(shù)據(jù)需求來源管理部門所需字段

11供水每日供水量、消耗量

城市綜合管理服務(wù)平臺

2供電每日電力負(fù)荷

3

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3供氣每日供氣量、消耗量

4供熱每日供熱量、消耗量

5能源（汽油、柴油）每日供油量、消耗量

62季節(jié)當(dāng)前季節(jié)

73節(jié)氣公開數(shù)據(jù)查詢當(dāng)前所屬節(jié)氣段

84周末當(dāng)前是否周末

95節(jié)假日當(dāng)前是否節(jié)假日

政府公示或安排

10重大活動當(dāng)前是否有重大活動

11極端天氣天氣預(yù)報或預(yù)警部門當(dāng)前是否有極端天氣發(fā)生

4.2預(yù)處理

4.2.1首先應(yīng)對數(shù)據(jù)進行校驗并結(jié)合規(guī)律進行分析。

4.2.2采集到的數(shù)據(jù)應(yīng)保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

4.2.3多渠道匯總的數(shù)據(jù)應(yīng)進行轉(zhuǎn)換和集成，將數(shù)據(jù)從原始格式轉(zhuǎn)換為便于分析和處理的格式，整合

成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集合。

4.2.4在進行數(shù)據(jù)分析和建模之前，應(yīng)對數(shù)據(jù)進行歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化處理。

4.2.5針對數(shù)據(jù)量比較龐大的情況，應(yīng)采取數(shù)據(jù)降維的方法，從數(shù)據(jù)中提取重點信息。

4.2.6對數(shù)據(jù)應(yīng)進行可視化，以圖表或地圖形式進行直觀展示。

4.2.7完成數(shù)據(jù)預(yù)處理后，應(yīng)進行數(shù)據(jù)的備份和保存，保證數(shù)據(jù)安全、可靠，并方便后續(xù)的維護、處

理和使用。

5城市生命線數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測

5.1一般規(guī)定

5.1.1進行數(shù)據(jù)分析和預(yù)測之前，應(yīng)明確分析的目標(biāo)和需求，針對性地進行