地质灾害作用下油气管道易损性预警方法及装置与流程

本发明涉及管道预测，尤其涉及一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法及装置。

背景技术：

1、管道运输是目前最普遍的运输方式，然而油气管道在高速发展的同时也面临着诸多风险，包括管道的第三方破坏、管道腐蚀以及地质灾害的影响等。其中，地质灾害是威胁管道安全的一个非常重要的因素，它会对管道本身造成严重的破坏。然而，在地质灾害发生后，由于油气管道线较长且地质灾害影响下存在诸多不便，对其损伤进行即时的测量和评估存在极大的困难。因此，有必要对当前的地质灾害影响下管道可能的损伤情况进行预警，以及时采取恰当的灾后处理措施，避免地质灾害造成管道损伤后又带来严重的次生危害。

2、目前为了对地质灾害影响下管道的损伤情况（即管道易损性）进行评估的方式通常采用以下方式：人工构建指标体系，其中指标的选取大多比较注重管道自身属性和与地质灾害的位置关系，选取合适的评价指标后利用熵权法计算易损性指标的客观权重，熵权的基本思路是根据指标差异性的大小来确定客观权重，然后将各指标的指标值利用上述客观权重进行加权求和，得到管道的易损性得分。然而，上述方法中指标体系的构建直接影响了其计算得到的易损性得分的准确性，但人工构建指标体系存在依赖主观经验的弊端，在地质灾害情形以及管道自身属性多样化的复杂情形下，人工建立的指标体系难以准确体现各式地质灾害影响下不同管道的损伤程度。此外，目前的管道易损性评价方法仅能输出根据自建的指标体系所计算出的易损性得分或易损性等级，然而该易损性得分或易损性等级本身与指标体系存在强相关，其对于管道损伤的描述能力抽象且存在局限性，无法客观直观地描述管道可能的损伤情况。

技术实现思路

1、本发明提供一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法及装置，用以解决现有技术中人工建立指标体系不准确且对于管道损伤的描述能力抽象且存在局限性，无法客观直观地描述管道可能的损伤情况的缺陷。

2、本发明提供一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法，包括：

3、将目标管道线划分为多个独立的待测管段；同一待测管段的管道所处的地质条件相同，所述地质条件包括地质构造、土壤类型和岩石性质；

4、针对任一待测管段，基于当前地质灾害类型以及所述任一待测管段所处的地质条件，确定所述任一待测管段对应的易损性预测模型，并将所述任一待测管段对应所述易损性预测模型的各个影响指标的指标值输入至所述易损性预测模型中，得到所述易损性预测模型输出的所述任一待测管段的易损性等级以及参考管段的损坏描述信息；所述参考管段为易损性等级、地质灾害类型、所处地质条件与所述任一待测管段相同且管道状态与所述任一待测管段最相近的损坏情况已知的管段；任一管段的管道状态是基于所述任一管段对应所述影响指标中管道影响指标的指标值确定的；

5、其中，所述易损性预测模型的各个影响指标是基于样本管道对应各个灾体指标和管道指标的指标值以及相应样本管道的易损性等级标签，对所述灾体指标和管道指标进行重要性分析后筛选得到的。

6、根据本发明提供的一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法，所述任一待测管段对应的易损性预测模型的各个影响指标是基于如下步骤确定的：

7、基于多个样本管道对应各个灾体指标和管道指标的指标值以及相应样本管道的易损性等级标签对初始的特征选择模型进行迭代训练；其中，所述样本管道面对的地质灾害类型和所处的地质条件与所述任一待测管段相同；所述特征选择模型与所述任一待测管段对应的易损性预测模型除输入层的神经元数量不同之外其余结构相同，所述特征选择模型中输入层的神经元与灾体指标和管道指标一一对应；所述易损性预测模型中输入层的神经元与影响指标一一对应；

8、基于迭代训练完毕的特征选择模型中输入层的各个神经元对应的权重，确定所述灾体指标和管道指标的第一重要程度；

9、基于所述灾体指标和管道指标的第一重要程度，从所述灾体指标和管道指标中筛选影响指标。

10、根据本发明提供的一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法，所述基于所述灾体指标和管道指标的第一重要程度，从所述灾体指标和管道指标中筛选影响指标，具体包括：

11、利用所述迭代训练完毕的特征选择模型，基于各个样本管道对应各个灾体指标和管道指标的指标值进行预测，得到各个样本管道对应各个易损性等级的第一概率；

12、选取第一重要程度低于第一预设阈值的灾体指标和/或管道指标作为候选指标，选取第一重要程度大于等于第一预设阈值的灾体指标和/或管道指标作为影响指标；

13、将各个样本管道对应任一候选指标的指标值进行随机化处理后，再次利用所述迭代训练完毕的特征选择模型，基于各个样本管道对应各个灾体指标和管道指标的指标值进行预测，得到各个样本管道对应各个易损性等级的第二概率；

14、基于各个样本管道对应各个易损性等级的第一概率和第二概率之间的差异，确定所述任一候选指标的第二重要程度；

15、基于所述候选指标的第二重要程度，从所述候选指标中筛选影响指标。

16、根据本发明提供的一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法，所述基于各个样本管道对应各个易损性等级的第一概率和第二概率之间的差异，确定所述任一候选指标的第二重要程度，具体包括：

17、将任一样本管道对应各个易损性等级的第一概率和第二概率之间的差异进行求和，得到所述任一样本管道对应的特征损失；

18、将各个样本管道对应的特征损失进行求和，得到所述任一候选指标的第二重要程度。

19、根据本发明提供的一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法，所述基于所述候选指标的第二重要程度，从所述候选指标中筛选影响指标，具体包括：

20、针对任一候选指标，基于所述任一候选指标的第一重要程度和第二重要程度，确定所述任一候选指标的综合重要程度；

21、若所述任一候选指标的综合重要程度大于第二预设阈值，则确定所述任一候选指标为影响指标。

22、根据本发明提供的一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法，所述参考管段是基于如下步骤确定的：

23、获取面对的地质灾害类型、所处地质条件与所述任一待测管段相同且损坏情况已知的已知管段在地质灾害发生前对应各个影响指标的最新指标值；

24、将各个已知管段对应各个影响指标的所述最新指标值分别输入至所述易损性预测模型中，得到所述易损性预测模型输出的所述各个已知管段的易损性等级；

25、选取易损性等级与所述任一待测管段相同的已知管段作为候选管段；

26、基于所述候选管段对应所述影响指标中管道影响指标的最新指标值，确定所述候选管段的管道状态向量，并基于所述任一待测管段对应所述影响指标中管道影响指标的指标值，确定所述任一待测管段的管道状态向量；所述管道状态向量表征了相应管段的管道状态；

27、基于所述任一待测管段的管道状态向量分别与各个候选管段的管道状态向量之间的距离，从各个候选管段中筛选出所述参考管段。

28、根据本发明提供的一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法，所述候选管段或所述任一待测管段的管道状态向量是基于如下步骤确定的：

29、将所述候选管段或所述任一待测管段对应所述影响指标中各管道影响指标的指标值分别进行归一化，得到相应管段对应各管道影响指标的归一化指标值；

30、基于所述易损性预测模型中输入层的各神经元的权重，确定各管道影响指标的权重；

31、基于各管道影响指标的权重，对所述候选管段或所述任一待测管段对应各管道影响指标的归一化指标值进行加权和组合，得到所述候选管段或所述任一待测管段的管道状态向量。

32、根据本发明提供的一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法，所述易损性预测模型是基于多个样本管道对应各个影响指标的指标值以及相应样本管道的易损性等级标签训练得到的。

33、根据本发明提供的一种地质灾害作用下油气管道易损性预警方法，还包括：

34、当获取到所述目标管道线中各个待测管段的实际损坏情况后，基于各个待测管段的实际损坏情况对所述易损性预测模型进行微调。

35、本发明还提供一种地质灾害作用下油气管道易损性预警装置，包括：

36、管段划分单元，用于将目标管道线划分为多个独立的待测管段；同一待测管段的管道所处的地质条件相同，所述地质条件包括地质构造、土壤类型和岩石性质；

37、易损性预测单元，用于针对任一待测管段，基于当前地质灾害类型以及所述任一待测管段所处的地质条件，确定所述任一待测管段对应的易损性预测模型，并将所述任一待测管段对应所述易损性预测模型的各个影响指标的指标值输入至所述易损性预测模型中，得到所述易损性预测模型输出的所述任一待测管段的易损性等级以及参考管段的损坏描述信息；所述参考管段为易损性等级、地质灾害类型、所处地质条件与所述任一待测管段相同且管道状态与所述任一待测管段最相近的损坏情况已知的管段；任一管段的管道状态是基于所述任一管段对应所述影响指标中管道影响指标的指标值确定的；

38、其中，所述易损性预测模型的各个影响指标是基于样本管道对应各个灾体指标和管道指标的指标值以及相应样本管道的易损性等级标签，对所述灾体指标和管道指标进行重要性分析后筛选得到的。

39、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述地质灾害作用下油气管道易损性预警方法。

40、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述地质灾害作用下油气管道易损性预警方法。

41、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述地质灾害作用下油气管道易损性预警方法。

42、本发明提供的地质灾害作用下油气管道易损性预警方法及装置，通过为不同的地质条件和地质灾害类型组合构建相应的易损性预测模型，从相应地质条件和地质灾害类型的组合下的样本管道的管道数据中学习该地质条件和地质灾害类型的组合下管道损伤的预测方式，可以提升管道易损性预测的准确性；同时，通过基于样本管道对应各个灾体指标和管道指标的指标值以及相应样本管道的易损性等级标签，对灾体指标和管道指标进行重要性分析后筛选得到重要性更高的指标作为影响指标，可以更客观、更精准地筛选出对于预测管道易损性更有效的指标，规避了人工选取指标时收到主观经验制约的影响；待确定了任一待测管段对应的已训练的易损性预测模型后，将该待测管段对应该易损性预测模型的各个影响指标的指标值输入至该易损性预测模型中，得到该易损性预测模型输出的该待测管段的易损性等级以及参考管段的损坏描述信息，可以使用户更直观地了解该待测管段的损伤状况，此外，参考管段的损坏描述信息也能够客观准确地反应该待测管段在地质灾害作用下的损伤情况。