一种基于关联关系的轨道交通智能预警系统及实现方法与流程

本发明属于城市轨道交通领域，尤其涉及一种基于关联关系的轨道交通智能预警系统及实现方法。

背景技术：

随着经济的发展，轨道交通事业快速的发展。轨道交通的正常运行，离不开各个系统的通力合作，但这些系统的集成或者互联使得对整个系统的安全带来了新的挑战，系统之间错综复杂的关联关系，不仅增加了系统的处理难度，同时也增加了系统故障的发生概率。实践表明，若干个孤立的故障点尽管影响很小，但如果其之间存在某种关联关系且没有得到合理的处理，则可能给轨道交通系统安全带来不可估量的危害。这种危害的发生的关键在于多个事件的关联关系是否成立，我们只要在故障点的关联关系没有成立之前，将故障点的关联关系成立的条件防患住，就能够杜绝故障的带来的进一步连锁反应。这样，我们就可以危害提前排除在关联关系成立之前，从而将轨道交通的安全建立在主动防御的基础上。

目前报警系统，只是当故障发生以后，以实体或计算机图元方式警示该设备或设备点发生了故障，没有进一步提示与该故障点关联的其他故障点的状态信息，该方法被动单一，没有体现故障点时序等特性，不能适用于轨道交通庞大的多级多应用的系统。

技术实现要素：

发明目的：为解决现有技术存在的若干个具有关联关系的故障点智能预警的问题，本发明提供一种基于关联关系的轨道交通智能预警实现方法。

本发明的另一目的是提供一种关联关系的轨道交通智能预警系统。

技术方案：本发明提供一种基于关联关系的轨道交通智能预警实现方法，包括以下步骤：

(1)建立故障树，计算故障树的最小割集，所述故障树包括顶事件，通过最小割集和顶事件之间的关系生成第一关联规则蕴涵式；

(2)提供历史库，利用数据挖掘工具挖掘历史库中的历史数据之间的关系，根据所述历史数据之间的关系生成第二关联规则蕴涵式；

(3)建立专家评估系统，所述专家评估系统从第一关联规则蕴涵式和第二关联规则蕴涵式中筛选出第三关联规则，定义第三关联规则的蕴涵式为其中A3是第三关联规则起因事件的集合，B3是第三关联规则结果事件的集合，所述A3和B3中的事件均能被触发且肯定会发生，所述A3中事件个数大于1，且A3中所有事件的产生后果小于B3中单个事件产生的后果；针对第三关联规则设定故障发生概率、危害程度、报警等级及报警阈值；

(4)提供实时库，所述实时库中包括轨道交通系统的变化数据和周期性全数据，所述变化数据和周期性全数据为轨道交通系统中设备的属性值，后台服务模块接收所述变化数据和周期性全数据，并按照第三关联规则周期性处理各个节点的状态信息；

(5)人机交互界面接收所述状态信息，通过预警窗口实时显示设备的状态。

本发明提供的一种基于关联关系的轨道交通智能预警系统，包括数据挖掘工具、专家评估系统、后台服务模块及人机界面，所述数据挖掘工具用于挖掘历史数据之间的关系；所述专家评估系统用于筛选关联规则；所述后台服务模块用于处理各个节点的状态信息；所述人机界面用于显示预警信息。

有益效果：相比较现有技术，本发明提供的一种基于关联关系的轨道交通智能预警实现方法解决了若干个具有关联关系的故障点智能预警的问题，防止故障的进一步连锁反应；利用若干故障之间的关联规则关系，通过专家评估系统从第一关联规则蕴涵式和第二关联规则蕴涵式中筛选出第三关联规则蕴涵式，通过第三关联规则清晰展现故障量变到质变的过程，根据第三关联规则对轨道交通系统的变化数据和周期性全数据进行分析，正确及时地发出预警信息，正确合理地处理故障之间的关联关系，提高了预警信息的可靠性和丰富性，使轨道交通的安全建立在主动防御的基础上。

本发明提供的一种基于关联关系的轨道交通智能预警系统，通过数据挖掘工具的设置，挖掘历史库中历史数据之间的关系，大大节省了人力；专家评估系统对关联规则进行筛选，使筛选后的关联规则更加准确，以筛选后的关联规则为依据，处理轨道交通系统的变化数据和周期性全数据，能够正确及时的发出预警信息，通过辅助窗口的设置，可以为操作人员提供智能决策信息，方便操作人员进行操作，省时省力。

附图说明

图1为故障量变图；

图2为基于关联关系的轨道交通智能预警系统工作流图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

一种基于关联关系的轨道交通智能预警系统，包括数据挖掘工具、专家评估系统、后台服务模块及人机界面，所述数据挖掘工具用于挖掘历史数据之间的关系；所述专家评估系统用于筛选关联规则；所述后台服务模块用于处理各个节点的状态信息；所述人机界面用于显示预警信息，包括预警窗口和辅助窗口，所述预警窗口用于预警，所述辅助窗口用于显示智能决策信息。

如图1所示，若干影响较小的故障点逐次发生的过程，就是某个较重要的故障点从量变到质变的过程，所以我们利用这一过程来对故障点进行预警，利用蕴涵式中未发生事件的概率来表示预警的等级；同样在若干影响较小的故障点逐次发生的过程中，只要防护未发生的故障点，就能防护故障的进一步的连锁反应。

一种基于关联关系的轨道交通智能预警实现方法，包括以下步骤：

(1)建立故障树，计算故障树的最小割集，所述故障树包括顶事件，通过最小割集和顶事件之间的关系生成第一关联规则蕴涵式。

所述故障树具体通过以下方法生成第一关联规则蕴涵式：以IEC 61131-3标准中FBD图定义的模块为蓝本，并对IEC 61131-3标准进行扩充，用功能模块表示事件和逻辑关系，线表示事件之间的关联关系，制作功能图。功能图将故障树描述成具体的计算机中的实体，从而将其整合到商用库中，经最小割集算法计算生成合理的第一关联规则。

所述的第一关联规则满足以下条件：设I＝{i₁,i₂,...,i_m}是所有事件的集合。设任务相关的数据D是数据库事务的集合，其中每个事务T是项的集合，使得设A1是一个项集，事务T包含A1，有且仅有第一关联规则蕴含式是形如的蕴涵式，其中并且A1∩B1＝φ。A1为第一关联规则起因事件的集合，B1为第一关联规则结果事件的集合。

(2)提供历史库，利用数据挖掘工具挖掘历史库中的历史数据之间的关系，所述历史库为从城轨交通指挥中心系统调取的数据，根据历史数据之间的关系生成第二关联规则蕴涵式。

所述的第二关联规则蕴涵式满足以下条件：设I＝{i₁,i₂,...,i_m}是项的集合。设任务相关的数据D是数据库事务的集合，其中每个事务T是项的集合，使得设A2是一个项集，事务T包含A2，有且仅有第二关联规则蕴涵式是形如的蕴涵式，其中并且A2∩B2＝φ。A2为第二关联规则起因事件的集合，B2为第二关联规则结果事件的集合。

(3)建立专家评估系统，所述专家评估系统从第一关联规则蕴涵式和第二关联规则蕴涵式中筛选出第三关联规则，定义第三关联规则的蕴涵式为其中，A3是第三关联规则起因事件的集合，B3是第三关联规则结果事件的集合；所述A3和B3中的事件均能被触发且肯定会发生，所述A3中事件个数大于1，且A3中所有事件的产生后果小于B3中单个事件产生的后果；针对第三关联规则设定故障发生概率、危害程度、报警等级及报警阈值。

专家评估系统筛选第三关联规则，主要原则如下：(1)选择所有基本事件能够被触发和肯定会发生的关联规则，因为事件不能被触发，就不能自动传递逻辑关系，无法满足系统自动化要求。(2)第三关联规则蕴涵式需要满足以下两个条件：A3中事件个数大于1，如果A3中只有一个事件a，当a发生后，B3中事件必将发生，达不到预警的效果；A3中所有事件的产生后果小于B3中单个事件产生的后果，用于体现量变引起质变的过程。其次根据经验和历史数据针对第三关联规则设定故障发生概率、报警等级、报警阈值等信息。通过专家评估系统筛选出第三关联规则蕴涵式，根据第三关联规则蕴涵式对数据信息进行分析，准确及时发出预警信息，正确合理地处理故障之间的关联关系。

(4)根据第三关联规则蕴涵式绘制关联规则表，并根据需要处理的节点绘制节点信息表后台服务模块；读取关联规则表和节点信息表的内容；提供实时库，所述实时库是从城轨交通指挥中心调取的，实时库中包括轨道交通系统的变化数据和周期性全数据，变化数据是指数据发生变化时才会上传的数据，周期性全数据是为了保证数据值的一致性，周期性将所有的信息上传，变化数据和周期性全数据为轨道交通系统中设备的属性值。后台服务模块接收所述变化数据和周期性全数据，根据关联规则表处理各个节点的状态信息。

(5)人机交互界面接收所述状态信息，并通过预警窗口实时显示设备的状态，对故障进行逐级预警；人机交互界面还包括智能辅助窗口，可以显示智能决策信息。

所述的智能预警功能主要通过对故障的逐级预警来展示故障从量变到质变的过程，用量化的数据来表示质变的过程；智能辅助功能是从第三关联规则的角度，为操作员提供当前时刻最佳的智能决策信息。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者同等替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。