一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统及方法与流程

1.本发明涉及电网工程安全预警技术领域，具体涉及一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统及方法。


背景技术：

2.电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电网，它包含变电、输电、配电三个单元，电网的任务是输送与分配电能，改变电压，在电网工程项目中十分重要的一环就是变电站的建设。
3.在西南地区，由于复杂的地形条件限制，许多电网工程的变电站不得不建设在山地，往往都是通过大量的挖方填方形成变电站地基，给电网工程项目的结构安全造成了很大威胁。
4.为避免出现这些威胁的主要方式是在边坡面修建挡土墙，避免出现滑坡对电网工程项目造成危害，因此对挡土墙的安全风险预警至关重要，现有的挡土墙安全检查大都是维护人员定期检查挡土墙墙面是否开裂，但是墙背处人员不能直接看见的地方，维护人员无法检测，这些地方内应力集中也同样会造成挡土墙坍塌，而且挡土墙区域很长的地段，人工巡检容易出现遗漏，而且也会大量耗费人力资源。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统及方法，解决上述技术问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，包括采集模块、风险识别模块、预警模块和控制器；
8.所述采集模块包括移动采集单元和固定采集单元，所述移动采集单元定期在目标区域移动采集目标区域内挡土墙墙面的图像参数，所述固定采集单元包括多个采集传感器，提前埋设在目标区域内挡土墙墙背处，实时采集挡土墙墙背处的内应力；
9.所述风险识别模块用于根据采集模块采集到的参数判断挡土墙的安全是否存在风险；
10.所述预警模块根据风险识别模块的判断结果发出相应预警指令；
11.所述控制器用于控制各个模块正常工作。
12.通过上述技术方案，采集模块分分别通过移动采集单元定期采集挡土墙墙面图像，通过固定采集单元实时采集挡土墙墙背处的内应力，风险识别模块通过挡土墙墙面图像确定挡土墙墙面的开裂程度a，并通过挡土墙墙面的开裂程度a确定墙面开裂等级j和相应等级导致挡土墙发生坍塌的概率为kj，同时通过挡土墙墙面图像确定开裂区域修补材料用量；风险识别模块通过挡土墙墙背处的内应力确定墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率kf；最后，通过kj和kf确定挡土墙发生坍塌的概率k。
13.作为本发明方案的进一步描述，所述风险识别模块的的工作过程包括：
14.步骤ss100、获取移动采集单元采集的挡土墙墙面图像；
15.步骤ss200、截取墙面图像中开裂区域；
16.步骤ss300、获取所有开裂区域的面积，并通过下式计算出挡土墙墙面的开裂程度a：
[0017][0018]
式中，a是挡土墙墙面的开裂程度，s
max
是最大面积开裂区域，s
min
是最小面积开裂区域，是开裂区域平均面积；
[0019]
步骤ss400、将当前挡土墙的墙面的开裂程度a与预设的各种开裂等级对应的阈值区间对比，得到目标区域的墙面开裂等级j，不同的墙面开裂等级j导致挡土墙发生坍塌的概率为kj，并通过预警模块发出相应预警；
[0020]
步骤ss500、根据所有开裂区域的面积预估出修补开裂区域的材料用量。
[0021]
通过上述技术方案，风险识别模块通过获取所有开裂区域的面积，然后根据式求出挡土墙墙面的开裂程度a，然后，将当前挡土墙的墙面的开裂程度a与预设的各种开裂等级对应的阈值区间对比，得到目标区域的墙面开裂等级j，不同的墙面开裂等级j导致挡土墙发生坍塌的概率为kj，并通过预警模块发出相应预警。
[0022]
作为本发明方案的进一步描述，所述步骤ss300中开裂区域平均面积根据下式获取：
[0023][0024]
式中，n为目标区域开裂区域数量，s1、s2…
、sn分别为第n块开裂区域面积。
[0025]
作为本发明方案的进一步描述，所述步骤ss500修补开裂区域的材料估计用量通过下式求取：
[0026][0027]
式中，n为开裂区域数量，为第i处开裂区域修补系数，si为第i处开裂区域面积，g(hi)为第i处开裂区域深度函数，μ为补偿系数。
[0028]
作为本发明方案的进一步描述，所述为第i处开裂区域修补系数，与该区域修补困难程度相关，修补困难程度越高越大，反之越小；
[0029]
所述补偿系数μ与开裂程度p相关，开裂程度p越大，补偿系数系数μ越大，反之，补偿系数系数μ越小。
[0030]
作为本发明方案的进一步描述，所述修补困难程度与第i处开裂区域周长相关，获取第i处开裂区域周长，周长越大，说明该区域异形程度越高，则修补困难程度越大。
[0031]
通过上述技术方案，根据开裂区域的面积通过公式通过上述技术方案，根据开裂区域的面积通过公式对修补材料用量进行预估，方便对修补耗材的管理。
[0032]
作为本发明方案的进一步描述，所述风险识别模块的的工作过程还包括：
[0033]
步骤sss100、获取固定采集单元所有采集传感器采集的应力参数fi，若存在大于预设阈值的应力参数则为异常应力参数；
[0034]
步骤sss200、通过下式计算任一应力参数fi的稳定度σi：
[0035][0036]
式中，为应力参数均值，m为采集传感器数量；
[0037]
步骤sss300、将稳定度σi与预设阈值比较，若稳定度σi大于预设阈值则此应力为可疑应力参数；
[0038]
步骤sss400、确定所有可疑应力参数与全部应力参数的第一占比p1；
[0039]
步骤sss500、确定所有异常应力参数与全部应力参数的第二占比p2；
[0040]
步骤sss600、确定所有可疑应力参数与所有异常应力参数的第三占比p3；
[0041]
步骤sss600、根据下式确定墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率：
[0042]
kf＝p1+p
2-p2*p3；
[0043]
若所述概率kf达到预设阈值，则通过预警模块发出相应预警。
[0044]
通过上述技术方案，固定采集单元所有采集传感器采集的应力参数fi判断异常应力参数，然后根据公式求出任一应力参数fi的稳定度σi，并通过稳定度σi判断可疑应力参数，然后根据可疑应力参数和异常应力参数得出墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率kf。
[0045]
作为本发明方案的进一步描述，所述风险识别模块确定挡土墙发生坍塌的概率的方法包括：
[0046]
将kj、kf代入公式式中，k为挡土墙发生坍塌的概率，和ω分别为权重系数，且
[0047]
通过上述技术方案，将kj、kf代入公式求出挡土墙发生坍塌的概率k。
[0048]
一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统的监测方法，所述方法包括如下步骤：
[0049]
步骤s1、通过移动采集单元定期采集挡土墙墙面图像，通过固定采集单元实时采集挡土墙墙背处的内应力；
[0050]
步骤s2、风险识别模块通过挡土墙墙面图像确定挡土墙墙面的开裂程度a，并通过挡土墙墙面的开裂程度a确定墙面开裂等级j和相应等级导致挡土墙发生坍塌的概率为kj；
[0051]
步骤s3、通过挡土墙墙面图像确定开裂区域修补材料用量；
[0052]
步骤s4、风险识别模块通过挡土墙墙背处的内应力确定墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率kf；
[0053]
步骤s5、通过kj和kf确定挡土墙发生坍塌的概率k。
[0054]
本发明的有益效果：
[0055]
1、本发明风险识别模块通过获取所有开裂区域的面积，然后根据式求出挡土墙墙面的开裂程度a，然后，将当前挡土墙的墙面的开裂程度a与预设的各种开裂等级对应的阈值区间对比，得到目标区域的墙面开裂等级j，不同的墙面开裂等级j导致挡土墙发生坍塌的概率为kj，并通过预警模块发出相应预警。
[0056]
2、本发明同时根据开裂区域的面积通过公式2、本发明同时根据开裂区域的面积通过公式对修补材料用量进行预估，方便对修补耗材的管理。
[0057]
3、本发明固定采集单元所有采集传感器采集的应力参数fi判断异常应力参数，然后根据公式求出任一应力参数fi的稳定度σi，并通过稳定度σi判断可疑应力参数，然后根据可疑应力参数和异常应力参数得出墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率kf。
[0058]
4、本发明通过墙面的开裂情况和墙背处的应力情况判断挡土墙的坍塌改概率，实现了对电网工程项目的安全风险在线监测预警，为电网工程项目安全维护工作提供了辅助决策依据和技术支持。
附图说明
[0059]
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0060]
图1是本发明提供的基于电网工程项目的安全风险预警监测系统；
[0061]
图2是本发明提供的基于电网工程项目的安全风险预警监测系统的工作方法部分流程示意图。
具体实施方式
[0062]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0063]
请参阅图1所示，本发明为一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，包括采集模块、风险识别模块、预警模块和控制器；
[0064]
所述采集模块包括移动采集单元和固定采集单元，所述移动采集单元定期在目标区域移动采集目标区域内挡土墙墙面的图像参数，所述固定采集单元包括多个采集传感器，提前埋设在目标区域内挡土墙墙背处，实时采集挡土墙墙背处的内应力；
[0065]
所述风险识别模块用于根据采集模块采集到的参数判断挡土墙的安全是否存在风险；
[0066]
所述预警模块根据风险识别模块的判断结果发出相应预警指令；
[0067]
所述控制器用于控制各个模块正常工作。
[0068]
通过上述技术方案，采集模块分分别通过移动采集单元定期采集挡土墙墙面图像，通过固定采集单元实时采集挡土墙墙背处的内应力，风险识别模块通过挡土墙墙面图
像确定挡土墙墙面的开裂程度a，并通过挡土墙墙面的开裂程度a确定墙面开裂等级j和相应等级导致挡土墙发生坍塌的概率为kj，同时通过挡土墙墙面图像确定开裂区域修补材料用量；风险识别模块通过挡土墙墙背处的内应力确定墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率kf；最后，通过kj和kf确定挡土墙发生坍塌的概率k。
[0069]
作为本发明方案的进一步描述，所述风险识别模块的的工作过程包括：
[0070]
步骤ss100、获取移动采集单元采集的挡土墙墙面图像；
[0071]
步骤ss200、截取墙面图像中开裂区域；
[0072]
步骤ss300、获取所有开裂区域的面积，并通过下式计算出挡土墙墙面的开裂程度a：
[0073][0074]
式中，a是挡土墙墙面的开裂程度，s
max
是最大面积开裂区域，s
min
是最小面积开裂区域，是开裂区域平均面积；
[0075]
步骤ss400、将当前挡土墙的墙面的开裂程度a与预设的各种开裂等级对应的阈值区间对比，得到目标区域的墙面开裂等级j，不同的墙面开裂等级j导致挡土墙发生坍塌的概率为kj，并通过预警模块发出相应预警；
[0076]
步骤ss500、根据所有开裂区域的面积预估出修补开裂区域的材料用量。
[0077]
通过上述技术方案，风险识别模块通过获取所有开裂区域的面积，然后根据式求出挡土墙墙面的开裂程度a，然后，将当前挡土墙的墙面的开裂程度a与预设的各种开裂等级对应的阈值区间对比，得到目标区域的墙面开裂等级j，不同的墙面开裂等级j导致挡土墙发生坍塌的概率为kj，并通过预警模块发出相应预警。
[0078]
其中，墙面开裂等级j以及不同的墙面开裂等级j导致挡土墙发生坍塌的概率为kj都是通过训练好的神经网络求出，将挡土墙墙面的开裂程度a并结合当地的环境因素作为输入量，输出量为墙面开裂等级j，然后将墙面开裂等级j作为输入量，输出量得出不同的墙面开裂等级j导致挡土墙发生坍塌的概率为kj。
[0079]
作为本发明方案的进一步描述，所述步骤ss300中开裂区域平均面积根据下式获取：
[0080][0081]
式中，n为目标区域开裂区域数量，s1、s2…
、sn分别为第n块开裂区域面积。
[0082]
作为本发明方案的进一步描述，所述步骤ss500修补开裂区域的材料估计用量通过下式求取：
[0083][0084]
式中，n为开裂区域数量，为第i处开裂区域修补系数，si为第i处开裂区域面积，g(hi)为第i处开裂区域深度函数，μ为补偿系数。
[0085]
作为本发明方案的进一步描述，所述为第i处开裂区域修补系数，与该区域修补
困难程度相关，修补困难程度越高越大，反之越小；
[0086]
所述补偿系数μ与开裂程度p相关，开裂程度p越大，补偿系数系数μ越大，反之，补偿系数系数μ越小。
[0087]
作为本发明方案的进一步描述，所述修补困难程度与第i处开裂区域周长相关，获取第i处开裂区域周长，周长越大，说明该区域异形程度越高，则修补困难程度越大。
[0088]
通过上述技术方案，根据开裂区域的面积通过公式通过上述技术方案，根据开裂区域的面积通过公式对修补材料用量进行预估，方便对修补耗材的管理。
[0089]
作为本发明方案的进一步描述，所述风险识别模块的的工作过程还包括：
[0090]
步骤sss100、获取固定采集单元所有采集传感器采集的应力参数fi，若存在大于预设阈值的应力参数则为异常应力参数；
[0091]
步骤sss200、通过下式计算任一应力参数fi的稳定度σi：
[0092][0093]
式中，为应力参数均值，m为采集传感器数量；
[0094]
步骤sss300、将稳定度σi与预设阈值比较，若稳定度σi大于预设阈值则此应力为可疑应力参数；
[0095]
步骤sss400、确定所有可疑应力参数与全部应力参数的第一占比p1；
[0096]
步骤sss500、确定所有异常应力参数与全部应力参数的第二占比p2；
[0097]
步骤sss600、确定所有可疑应力参数与所有异常应力参数的第三占比p3；
[0098]
步骤sss600、根据下式确定墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率：
[0099]
kf＝p1+p
2-p2*p3；
[0100]
若所述概率kf达到预设阈值，则通过预警模块发出相应预警。
[0101]
通过上述技术方案，固定采集单元所有采集传感器采集的应力参数fi判断异常应力参数，然后根据公式求出任一应力参数fi的稳定度σi，并通过稳定度σi判断可疑应力参数，然后根据可疑应力参数和异常应力参数得出墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率kf。
[0102]
其中，σi是通过方差表征应力参数fi变化的稳定度，方差越大，数据越不稳定，出现故障的概率越大；方差大于对应的预设阈值说明应力参数fi较为不稳定，是可疑数据。
[0103]
作为本发明方案的进一步描述，所述风险识别模块确定挡土墙发生坍塌的概率的方法包括：
[0104]
将kj、kf代入公式式中，k为挡土墙发生坍塌的概率，和ω分别为权重系数，且
[0105]
通过上述技术方案，将kj、kf代入公式求出挡土墙发生坍塌的概率k。
[0106]
一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统的监测方法，所述方法包括如下
步骤：
[0107]
步骤s1、通过移动采集单元定期采集挡土墙墙面图像，通过固定采集单元实时采集挡土墙墙背处的内应力；
[0108]
步骤s2、风险识别模块通过挡土墙墙面图像确定挡土墙墙面的开裂程度a，并通过挡土墙墙面的开裂程度a确定墙面开裂等级j和相应等级导致挡土墙发生坍塌的概率为kj；
[0109]
步骤s3、通过挡土墙墙面图像确定开裂区域修补材料用量；
[0110]
步骤s4、风险识别模块通过挡土墙墙背处的内应力确定墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率kf；
[0111]
步骤s5、通过kj和kf确定挡土墙发生坍塌的概率k。
[0112]
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，其特征在于，包括采集模块、风险识别模块、预警模块和控制器；所述采集模块包括移动采集单元和固定采集单元，所述移动采集单元定期在目标区域移动采集目标区域内挡土墙墙面的图像参数，所述固定采集单元包括多个采集传感器，提前埋设在目标区域内挡土墙墙背处，实时采集挡土墙墙背处的内应力；所述风险识别模块用于根据采集模块采集到的参数判断挡土墙的安全是否存在风险；所述预警模块根据风险识别模块的判断结果发出相应预警指令；所述控制器用于控制各个模块正常工作。2.根据权利要求1所述的一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，其特征在于，所述风险识别模块的的工作过程包括：步骤ss100、获取移动采集单元采集的挡土墙墙面图像；步骤ss200、截取墙面图像中开裂区域；步骤ss300、获取所有开裂区域的面积，并通过下式计算出挡土墙墙面的开裂程度a：式中，a是挡土墙墙面的开裂程度，s
max
是最大面积开裂区域，s
min
是最小面积开裂区域，是开裂区域平均面积；步骤ss400、将当前挡土墙的墙面的开裂程度a与预设的各种开裂等级对应的阈值区间对比，得到目标区域的墙面开裂等级j，不同的墙面开裂等级j导致挡土墙发生坍塌的概率为k
j
，并通过预警模块发出相应预警；步骤ss500、根据所有开裂区域的面积预估出修补开裂区域的材料用量。3.根据权利要求2所述的一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，其特征在于，所述步骤ss300中开裂区域平均面积根据下式获取：式中，n为目标区域开裂区域数量，s1、s2…
、s
n
分别为第n块开裂区域面积。4.根据权利要求2所述的一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，其特征在于，所述步骤ss500修补开裂区域的材料估计用量通过下式求取：式中，n为开裂区域数量，为第i处开裂区域修补系数，s
i
为第i处开裂区域面积，g(h
i
)为第i处开裂区域深度函数，μ为补偿系数。5.根据权利要4所述的一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，其特征在于，所述为第i处开裂区域修补系数，与该区域修补困难程度相关，修补困难程度越高越大，反之越小；所述补偿系数μ与开裂程度p相关，开裂程度p越大，补偿系数系数μ越大，反之，补偿系数系数μ越小。
6.根据权利要5所述的一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，其特征在于，所述修补困难程度与第i处开裂区域周长相关，获取第i处开裂区域周长，周长越大，说明该区域异形程度越高，则修补困难程度越大。7.根据权利要1所述的一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，其特征在于，所述风险识别模块的的工作过程还包括：步骤sss100、获取固定采集单元所有采集传感器采集的应力参数f
i
，若存在大于预设阈值的应力参数则为异常应力参数；步骤sss200、通过下式计算任一应力参数f
i
的稳定度σ
i
：式中，为应力参数均值，m为采集传感器数量；步骤sss300、将稳定度σ
i
与预设阈值比较，若稳定度σ
i
大于预设阈值则此应力为可疑应力参数；步骤sss400、确定所有可疑应力参数与全部应力参数的第一占比p1；步骤sss500、确定所有异常应力参数与全部应力参数的第二占比p2；步骤sss600、确定所有可疑应力参数与所有异常应力参数的第三占比p3；步骤sss600、根据下式确定墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率：k
f
＝p1+p
2-p2*p3；若所述概率k
f
达到预设阈值，则通过预警模块发出相应预警。8.根据权利要7所述的一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，其特征在于，所述风险识别模块确定挡土墙发生坍塌的概率的方法包括：将k
j
、k
f
代入公式式中，k为挡土墙发生坍塌的概率，和ω分别为权重系数，且9.一种如权利要求1-8所述的基于电网工程项目的安全风险预警监测系统的监测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤s1、通过移动采集单元定期采集挡土墙墙面图像，通过固定采集单元实时采集挡土墙墙背处的内应力；步骤s2、风险识别模块通过挡土墙墙面图像确定挡土墙墙面的开裂程度a，并通过挡土墙墙面的开裂程度a确定墙面开裂等级j和相应等级导致挡土墙发生坍塌的概率为k
j
；步骤s3、通过挡土墙墙面图像确定开裂区域修补材料用量；步骤s4、风险识别模块通过挡土墙墙背处的内应力确定墙背处内应力导致挡土墙发生坍塌的概率k
f
；步骤s5、通过k
j
和k
f
确定挡土墙发生坍塌的概率k。

技术总结
本发明涉及电网工程安全预警技术领域，公开了一种基于电网工程项目的安全风险预警监测系统，采集模块分分别通过移动采集单元定期采集挡土墙墙面图像，通过固定采集单元实时采集挡土墙墙背处的内应力，风险识别模块通过挡土墙墙面图像确定挡土墙墙面的开裂程度A，并通过挡土墙墙面的开裂程度A确定墙面开裂等级j和相应等级导致挡土墙发生坍塌的概率为K


技术研发人员：欧镜锋 高磊 陈增烁 孔凡均 区剑锋 陈邦炜 梁业盈 黄涛 高源辉 邓超雄
受保护的技术使用者：广东诚誉工程咨询监理有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/28