Files
Masterprojekt_V3/Netzqualität_Zuverlässigkeit.py
2026-01-14 14:04:33 +01:00

114 lines
3.1 KiB
Python

from dataclasses import dataclass
import numpy as np
from scipy import stats
from scipy.stats import norm
import pandas as pd
@dataclass
class Zuverlaessigkeit:
def gesamtredundanz(n, u):
r = n - u
return r
def berechne_R(Q_vv, P):
R = Q_vv @ P
return R #Redundanzmatrix
def berechne_ri(R):
ri = np.diag(R)
EVi = 100.0 * ri
return ri, EVi #Redundanzanteile
def klassifiziere_ri(ri): #Klassifizierung der Redundanzanteile
if ri < 0.01:
return "nicht kontrollierbar"
elif ri < 0.10:
return "schlecht kontrollierbar"
elif ri < 0.30:
return "ausreichend kontrollierbar"
elif ri < 0.70:
return "gut kontrollierbar"
else:
return "nahezu vollständig redundant"
def globaltest(r_gesamt, sigma0_apost, sigma0_apriori, alpha):
T_G = (sigma0_apost ** 2) / (sigma0_apriori ** 2)
F_krit = stats.f.ppf(1 - alpha, r_gesamt, 10 ** 9)
H0 = T_G < F_krit
if H0:
interpretation = (
"Nullhypothese H₀ angenommen.\n"
)
else:
interpretation = (
"Nullhypothese H₀ verworfen!\n"
"Dies kann folgende Gründe haben:\n"
"→ Es befinden sich grobe Fehler im Datenmaterial.\n"
"→ Das funktionale Modell ist fehlerhaft.\n"
"→ Das stochastische Modell ist zu optimistisch."
)
return {
"r_gesamt": r_gesamt,
"sigma0_apost": sigma0_apost,
"sigma0_apriori": sigma0_apriori,
"alpha": alpha,
"T_G": T_G,
"F_krit": F_krit,
"H0_angenommen": H0,
"Interpretation": interpretation,
}
def lokaltest_innere_Zuverlaessigkeit(v, Q_vv, ri, labels, s0_apost, alpha, beta):
v = np.asarray(v, float).reshape(-1)
Q_vv = np.asarray(Q_vv, float)
ri = np.asarray(ri, float).reshape(-1)
labels = list(labels)
# Grobfehlerabschätzung:
ri_ = np.where(ri == 0, np.nan, ri)
GF = -v / ri_
# Standardabweichungen der Residuen
qv = np.diag(Q_vv).astype(float)
s_vi = float(s0_apost) * np.sqrt(qv)
# Normierte Verbesserung NV
NV = np.abs(v) / s_vi
# Quantile k und kA (zweiseitig),
k = float(norm.ppf(1 - alpha / 2))
kA = float(norm.ppf(1 - beta)) # (Testmacht 1-β)
# Nichtzentralitätsparameter δ0
nzp = k + kA
# Grenzwert für die Aufdeckbarkeit eines GF (GRZW)
GRZW_i = (s_vi / ri_) * nzp
auffaellig = NV > nzp
Lokaltest_innere_Zuv = pd.DataFrame({
"Beobachtung": labels,
"v_i": v,
"r_i": ri,
"s_vi": s_vi,
"k": k,
"NV_i": NV,
"auffaellig": auffaellig,
"GF_i": GF,
"GRZW_i": GRZW_i,
"alpha": alpha,
"beta": beta,
"kA": kA,
"δ0": nzp,
})
return Lokaltest_innere_Zuv