一种基于电网的地质灾害风险预警方法技术

本发明专利技术披露了一种基于电网的地质灾害风险预警方法，方法包括如下步骤：采集数据；预处理数据；对数据采用SMOTE+Tomek Links算法进行数据重采样；将重采样后的数据输入GBDT模型；将GBDT模型的输出的结果用于风险评估。所述系统包括采集模块、预处理模块、GBDT算法模块和风险评估模块，本发明专利技术涉及的方法利用现有的电网大数据和机器学习等相关技术，对电网中每个塔杆、电力线路和电力通道在未来一段时间内可能出现地质灾害情况做出预测，并给维修人员提供科学的维修依据。

An early warning method of geological disaster risk based on Power Grid

【技术实现步骤摘要】
一种基于电网的地质灾害风险预警方法
本专利技术涉及一种地质灾害分析预警方法，特别涉及一种基于电网的地质灾害风险预警方法。
技术介绍
我国是一个地质灾害多发的国家，平均每年5级以上的地震总数高达20次，高频地震对电网的安全防护是一个重大考验，现有技术中，基于电网的地质灾害预警系统通常是在地质灾害发生后做事后防护，请参考公开的专利技术专利：一种电网地震预警方法及系统(CN108898798A)，该技术方案的中各个变电站之间圈定一个圆，不同的变电站之间可根据变电站的电压大小而设置监测圆半径，在每个圆内设置地震波监测点，相邻的监测点之间通讯连接，通过监测地震波达到对地震的预警，该技术方案无法通过电网设备本身事先对地质灾害进行预测。
技术实现思路
本专利技术其中一个目的在于提供一种基于电网的地质灾害风险预警方法，其中所述预警方法可通过现有的大数据、人工智能等技术对包括电力线路、电力通道和塔杆故障等风险进行预测，从而可以事先对有风险或故障的设备预先防护和维修。本专利技术其中一个目的在于提供一种基于电网的地质灾害风险预警方法，所述方法采结合电力线路和通道状况、电网维修数据、植被数据、地质沙层数据、塔杆数据以及气象数据作为建模数据，通过数据挖掘和处理，用于监测地质灾害信息、电力线路和通道的损耗信息。本专利技术其中一个目的在于提供一种基于电网的地质灾害风险预警方法，所述方法采用独热编码(one-hotencoding)将非数值型特征转换为数值型特征，用于GBDT模型训练。本专利技术其中一个目的在于提供一种基于电网的地质灾害风险预警方法，所述方法采用SMOTE算法对少数类样本集上采样并重建新样本集，使得少数类样本集和多数类样本集之间保持数据平衡。本专利技术其中一个目的在于提供一种基于电网的地质灾害风险预警方法，所述方法对TomekLinks算法对多数类样本集进行下采样，通过删除TomekLinks对的方式剔除多数类样本集中的噪点，可以避免少数类新建样本集的边界入侵多数类样本集现象。为了实现上述至少一个专利技术目的，本专利技术进一步提供一种基于电网的地质灾害风险预警方法,包括如下步骤：采集数据；预处理数据，所述数据包括正类样本集和负类样本集，正类样本集为少数类样本集，负类样本集为多数类样本集；采用SMOTE+Tomeklinks算法对数据进行样本重采样；将重采样后的数据输入GBDT模型；将GBDT模型的输出的结果进行风险评估。根据本专利技术一个较佳实施例，所述数据包括数值特征和类别特征，其中采用独热编码将类别特征转换为数值特征。根据本专利技术一个较佳实施例，预处理数据中，包括：根据已采集的数据，采用平均数、中位数、行众数和列众数中任意一种填补同类缺失数据，其中已采集的数据包括历史数据。根据本专利技术一个较佳实施例，预处理数据中，包括：统计气象数据中的降雨量、降雪量、气温、湿度、风速的平均值、最大值、最小值、频数和频率，采用GBDT模型选择并确定特征。根据本专利技术一个较佳实施例，对数据重采样步骤中，采用SMOTE算法对少数类样本集进行上采样，形成第一重建样本，所述第一重建样本集包括原多数类样本集和上采样后的新样本集，采用Tomeklinks算法对第一重建样本中多数类样本集进行下采样，并删除Tomeklinks对或Tomeklinks对中的多数类样本根据本专利技术一个较佳实施例，预处理数据中，包括采用独热编码将类别特征转换为数值特征。根据本专利技术一个较佳实施例，采集数据中，包括对塔杆以及电力线路或电力通道周围植被、土壤、岩石状态进行数据采集。根据本专利技术一个较佳实施例，所述风险评估以塔杆为对象，方法包括如下步骤：划分由若干个连续塔杆组成的预测区间；对预测区间内的每一塔杆风险进行预测；计算每一塔杆和每一预测区间的风险概率；预测和计算同一电力线路的风险和风险概率；预测和计算同一电力通道的风险和风险概率。根据本专利技术一个较佳实施例，在上述风险评估方法中，若预测区间内存在至少一塔杆存在风险，则判定该预测区间为有风险区间，标记该风险区间为1；若该预测区间内所有塔杆都无风险，则判定该预测区间为无风险区间，记该预测区间为0。根据本专利技术另一较佳实施例，在上述风险评估方法中，若预测区间被判定为有风险区间，则计算所有该预测区间内每一塔杆的风险概率，将预测的塔杆中最大的风险概率作为该预测区间的风险概率。根据本专利技术另一较佳实施例，在上述风险评估方法中，同一电力线路由多个预测区间组成，计算同一电力线路中所有预测区间的风险状态，记风险状态出现最多的为该同一电力线路的风险状态。根据本专利技术另一较佳实施例，在上述风险评估方法中，同一电力线路由多个预测区间组成，计算同一电力线路中所有预测区间的风险概率，记风险概率最大值为该电力线路风险概率。为了实现本专利技术上述至少一个专利技术目的，本专利技术进一步提供一种基于电网的地质灾害风险预警系统，所述系统采用上述方法实施，包括：采集模块、预处理模块，GBDT算法模块和风险评估模块。附图说明图1显示的是本专利技术一种基于电网的地质灾害风险预警方法流程示意图；图2显示的是本专利技术一种基于电网的地质灾害风险预警方法步骤示意图；图3显示的是本专利技术电力线路或电力通道风险预测和评估流程示意图；图4显示的是本专利技术一种风险评估表；图5显示的是本专利技术另一种风险评估表；图6显示的是本专利技术另一种风险评估表。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发专利技术的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本专利技术的精神和范围的其他技术方案。可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。基于电网的风险预警系统包括采集模块、预处理模块、GBDT算法模块和风险评估模块，其中采集模块用于数据的采集归类，采集的数据包括塔杆自身的电力线路或通道数据、塔杆结构数据、气象数据、地质数据等，其中塔杆结构数据包括塔杆的水平载荷、垂直载荷、重力载荷、塔杆自身的弯曲角度、抗弯强度以及安装维修时的附加载荷等作为塔杆受力性能分析数据，其中电力线路或通道数据包括电力载荷，故障数据、隐患数据等，气象数据包括风向、风速、气温、雨雪等。地质数据包括植被种类、植被数量、土壤岩石状况以及一段时间内的地震强度和频率等，需要说明的是，所述数据可采用对应的传感器获取相应特征，本专利技术所述的特征是该领域技术人员对数据类型的一种技术术语，可以理解的是，对特征的描述不是本专利技术的限制。可以理解的是，所述数据包括数值特征和类别特征，类别特征在地质灾害的预测中起到非常重要的作用，为了将上述类别特征转换为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电网的地质灾害风险预警方法,包括如下步骤：/n采集数据；/n预处理所述数据，所述数据包括正类样本集和负类样本集，正类样本集为少数类样本集，负类样本集为多数类样本集；/n采用SMOTE+Tomek links算法对数据进行样本重采样；/n将重采样后的数据输入GBDT模型；/n根据GBDT模型输出的结果评估风险。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电网的地质灾害风险预警方法,包括如下步骤：
采集数据；
预处理所述数据，所述数据包括正类样本集和负类样本集，正类样本集为少数类样本集，负类样本集为多数类样本集；
采用SMOTE+Tomeklinks算法对数据进行样本重采样；
将重采样后的数据输入GBDT模型；
根据GBDT模型输出的结果评估风险。


2.根据权利要求1所述的一种基于电网的地质灾害风险预警方法，其特征在于，所述数据包括类别特征和数值特征，采用独热编码将类别特征转换为数值特征，用于数据预处理。


3.根据权利要求2所述的一种基于电网的地质灾害风险预警方法，其特征在于，所述预处理数据步骤中，包括：根据已采集的数据采用平均数、中位数、行众数和列众数中任意一种填补同类缺失数据，其中已采集的数据包括历史数据。


4.根据权利要求3所述的一种基于电网的地质灾害风险预警方法，其特征在于，所述预处理数据步骤中，包括：统计气象数据中的降雨量、降雪量、气温、湿度、风速的平均值、最大值、最小值、频数和频率，采用GBDT模型选择并确定特征。


5.根据权利要求4所述的一种基于电网的地质灾害风险预警方法，其特征在于，对数据重采样步骤中，采用SMOTE算法对少数类样本集进行上采样，形成第一重建样本，所述第一重建样本集包括原多数类样本集和上采样后的新样本集，采用Tomeklinks算法对所述第一重建样本中多数类样本集进行下采样，删除Tomeklinks对或Tomeklinks对中的多数类样本。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴和俊，熊志刚，王敏康，陆宇宁，程田宝，胡驰远，
申请(专利权)人：杭州华网信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33