一种基于多源异构数据的野外电力施工安全预警方法

本发明属于电力施工安全预警，涉及一种基于多源异构数据的野外电力施工安全预警方法。

背景技术：

1、电力建设中，输电线路基坑开挖、铁塔组立和架线施工等是野外电力建设中的关键一环，但是在施工过程中存在坍塌，中毒和窒息等风险造成设备损坏，工期延期和人员伤亡等巨大损失，因此如何根据施工现场多源异构数据，在本地设备资源受限的情况下，构建一个轻量化的风险预警模型，在事故发生前告知相关人员，使相关人员快速撤离施工现场，并检查风险源，从而避免事故的发生或者减小事故带来的损失是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多源异构数据的野外电力施工安全预警方法，根据野外电力施工现场多源异构数据，在本地设备资源受限的情况下，构建一个轻量化的风险预警模型，从而避免事故的发生或减小事故带来的损失，提高施工安全性。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于多源异构数据的野外电力施工安全预警方法，首先确定与施工安全密切相关的参数，从而构建安全指标与参数的相关度矩阵；其次建立预测模型对安全指标进行预测，利用预测结果进行预警；最后根据预测值和真实值的绝对误差，根据绝对误差大小来修正关联参数对指标影响值的系数，从而提高预测准确性。该方法具体包括以下步骤：

4、s1：根据野外电力施工场景安全要求，确定与施工安全密切相关的参数，如地质条件、施工现场环境和施工区域气象等，建立安全指标与参数的多源异构数据集，进而构建安全指标与参数的相关度矩阵；

5、s2：根据安全指标与参数的相关度，计算不同参数对该指标的影响权重，进而分析对安全指标的影响值，再基于指数平滑法构建指标预测模型，如果预测值超过安全阈值则进行预警；

6、s3：计算预测值和真实值的绝对误差，根据绝对误差大小修正关联参数对指标影响值的系数，从而提高预测准确性。

7、进一步，步骤s1中，野外电力施工场景包括基坑开挖、铁塔组立、架线施工和隧道施工等场景；

8、所述与施工安全密切相关的参数包括地质条件、施工现场环境、施工对象和施工区域气象等参数；所述地质条件包括冻土、砂岩、花岗岩和硬性粘土等；所述施工现场环境指通过传感器采集现场数据，包括温湿度、气体、形变、粉尘和风速等；

9、所述安全指标包括氧气浓度、形变量和渗水等，其余类型数据称为相关参数。

10、进一步，步骤s1中，构建的相关度矩阵r的表达式为：

11、

12、其中，rij为安全指标yi与关联参数xj的相关度，i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，n；

13、y＝[y1，y2，…，ym]t

14、x＝[x1，x2，…，xn]

15、其中，y是安全指标yi的集合，i＝1，2，…，m，x是参数xj的集合，j＝1，2，…，n，m和n分别表示安全指标数量和参数数量；

16、相关度表示安全指标与参数之间的相关程度，相关度rij取值满足下式：

17、

18、根据工程经验，初始化安全指标与参数之间的相关度，指标yi与参数xj正相关，初始化相关度为rij＝1；指标yi与参数xj负相关，初始化相关度为rij＝-1；指标yi与参数xj不相关，初始化相关度为rij＝0。

19、进一步，步骤s2中，构建的指标预测模型表达式为：

20、

21、其中，表示安全指标yi的预测值；α为平滑参数且0＜α≤1；k为当前时刻；n表示k时刻前n个真实的历史数据，n的取值由本地设备的计算量决定；fi表示对安全指标的影响值。

22、进一步，步骤s2中，根据各参数的影响权重计算对安全指标的影响值fi：

23、

24、其中，wij(k)表示在k时刻关联参数xj对安全指标yi的影响权重，表达式为：

25、

26、其中，rij(k)表示安全指标yi与关联参数xj在k时刻的相关度，表达式为：

27、

28、其中，当安全指标变化率δyi(k)＝0时，表示k时刻安全指标yi与关联参数xj没有相关性，即相关度rij(k)＝0；

29、δyi(k)表示安全指标的变化率，表达式为：

30、

31、其中，yi(k)表示安全指标yi在k时刻的数值，δyi(k)表示安全指标yi在k时刻相对于k-1时刻的变化率，i＝1，2，…，m；

32、δxj(k)表示关联参数的变化率，表达式为：

33、

34、其中，xj(k)表示关联参数xj在k时刻的数值，δxj(k)表示关联参数xj在k时刻相对于k-1时刻的变化率，j＝1，2，…，n。

35、进一步，步骤s3具体包括：利用安全指标yi的预测值与真实值yi(k)计算k时刻的绝对误差ηi(k)，其ηi(k)的计算式如下：

36、

37、其中，ηi(k)表示安全指标yi在k时刻预测结果的绝对误差；当ηi(k)超过允许误差范围，则说明预测精度需要修正，因此最终的预测模型调整为：

38、

39、其中，β(k)表示在k时刻关联参数对安全指标影响值的修正系数，β(1)＝1，修正系数β(k)由绝对误差和计算式得到：

40、

41、将β(k-1)替换为k时刻的修正系数β(k)，从而β(k)的计算式为：

42、

43、通过修正关联参数对安全指标影响值的系数，进而减小预测误差，从而提高预测准确性。

44、本发明的有益效果在于：本发明根据不同电力施工场景安全要求，确定安全风险指标与关联参数的相关度，基于指数平滑法和关联参数的相关度及参数对指标的影响权重建立预测模型，对安全指标进行预测，从而判断是否进行预警，根据绝对误差大小来修正关联参数对指标影响值的系数，从而提高预测准确性，为提高施工安全起到积极作用。

45、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于多源异构数据的野外电力施工安全预警方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的野外电力施工安全预警方法，其特征在于，步骤s1中，野外电力施工场景包括基坑开挖、铁塔组立、架线施工和隧道施工；

3.根据权利要求1或2所述的野外电力施工安全预警方法，其特征在于，步骤s1中，构建的相关度矩阵r的表达式为：

4.根据权利要求3所述的野外电力施工安全预警方法，其特征在于，步骤s2中，构建的指标预测模型表达式为：

5.根据权利要求4所述的野外电力施工安全预警方法，其特征在于，步骤s2中，根据各参数的影响权重计算对安全指标的影响值fi：

6.根据权利要求5所述的野外电力施工安全预警方法，其特征在于，步骤s3具体包括：利用安全指标yi的预测值与真实值yi(k)计算k时刻的绝对误差ηi(k)，其ηi(k)的计算式如下：

技术总结
本发明涉及一种基于多源异构数据的野外电力施工安全预警方法，属于电力施工安全预警技术领域。该方法包括：S1：根据野外电力施工场景安全要求，确定与施工安全密切相关的参数，建立安全指标与参数的多源异构数据集，进而构建安全指标与参数的相关度矩阵；S2：根据安全指标与参数的相关度，计算不同参数对该指标的影响权重，进而分析对安全指标的影响值，再基于指数平滑法构建指标预测模型，如果预测值超过安全阈值则进行预警；S3：计算预测值和真实值的绝对误差，根据绝对误差大小修正关联参数对指标影响值的系数，从而提高预测准确性。本发明可以针对野外不同电力施工场景进行安全预警，为提高施工安全起到积极作用。

技术研发人员：向敏,张昌剑,韩永,周星旺,秦玲玲,任禹鹏,肖丹
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21