[發(fā)明專利]一種基于鄰域保持嵌入算法的輸電線路桿塔雷擊預(yù)警方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810524902.3
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN109543870B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鵬;聶海福;任文平;張忠軍;陳勇;陶飛;劉宣廷
• 申請（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06K9/62
• 代理公司: 昆明今威專利商標(biāo)代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

1.一種基于鄰域保持嵌入算法的輸電線路桿塔雷擊預(yù)警方法，其特征在于，建模前需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集整理，對于現(xiàn)有正常狀況下的輸電線路走廊歷史全景中每根桿塔的微氣象信息、微地形、每根輸電線路桿塔本體的信息文獻(xiàn)資料，通過設(shè)定規(guī)范，將信息文獻(xiàn)資料中的文字?jǐn)?shù)據(jù)描述轉(zhuǎn)換為數(shù)值數(shù)據(jù)存入形成數(shù)據(jù)庫，備份數(shù)據(jù)庫以供歷史數(shù)據(jù)建模使用；

所述輸電線路走廊歷史全景包括每根輸電線路桿塔的海拔高度、每根輸電線路桿塔微氣象信息、每根輸電線路桿塔50米地形和地貌，每根輸電線路桿塔50米周邊植被情況，每根輸電線路桿塔50m地表土壤情況、每根輸電線路桿塔呼稱高的數(shù)據(jù)作為建模的訓(xùn)練集；

建立輸電線路桿塔雷擊預(yù)警模型，具體步驟如下：

步驟1：讀取數(shù)據(jù)庫，獲取一段時間內(nèi)輸電線路正常狀況下每根輸電線路桿塔微氣象信息、每根輸電線路桿塔地形及每根輸電線路桿塔呼稱高本體信息在內(nèi)的全景數(shù)據(jù)組成歷史原始數(shù)據(jù)矩陣X∈R^D，其中D為數(shù)據(jù)維度；

步驟2：將步驟1獲取的歷史原始數(shù)據(jù)矩陣通過手工填補或均值填補方法，填補遺漏數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和歸一化后組成歷史可用數(shù)據(jù)矩陣，并將其作為輸電線路桿塔雷擊預(yù)警模型的建模數(shù)據(jù)矩陣n為訓(xùn)練數(shù)據(jù)矩陣的樣本數(shù)；

步驟3：基于鄰域保持嵌入算法，確定輸電線路走廊歷史全景數(shù)據(jù)的鄰域個數(shù)和數(shù)據(jù)降維維度；基于上述歷史可用數(shù)據(jù)矩陣計算輸電線路全景變量數(shù)據(jù)低維投影矩陣，并計算相應(yīng)的平方預(yù)測誤差SPE統(tǒng)計量及監(jiān)控統(tǒng)計限；

步驟4：將模型參數(shù)和監(jiān)控統(tǒng)計限存入數(shù)據(jù)庫中為雷擊預(yù)警實時監(jiān)控備用；

步驟5：獲取實時微氣象信息數(shù)據(jù)更新或補充到數(shù)據(jù)庫并組成在線原始數(shù)據(jù)矩陣X_new∈R^D，并對輸電線路走廊實時全景數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和歸一化，使得各個過程變量的均值為零，方差為1后組成在線可用的數(shù)據(jù)矩陣

步驟6：將在線可用數(shù)據(jù)矩陣輸入到基于鄰域保持嵌入算法模型中，實現(xiàn)降維，并分別計算新數(shù)據(jù)的SPE統(tǒng)計量，并與歷史數(shù)據(jù)的SPE監(jiān)控統(tǒng)計限進(jìn)行比較，若新數(shù)據(jù)的SPE統(tǒng)計量超過歷史數(shù)據(jù)的SPE監(jiān)控統(tǒng)計限，則對應(yīng)桿塔有遭受雷擊的可能性，系統(tǒng)進(jìn)行異常處理；對應(yīng)輸出該輸電線路桿塔呼稱高的雷擊預(yù)警信號，提供給工作人員做出防治決策。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域保持嵌入算法的輸電線路桿塔雷擊預(yù)警方法，其特征在于所述步驟2還包括以下過程：

步驟2.1：分析桿塔遭受雷擊的歷史記錄及相關(guān)文獻(xiàn)的查閱，得出過程全景變量與桿塔遭受雷擊的相關(guān)性，做相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化定義，對歷史原始數(shù)據(jù)矩陣X∈R^D完成文字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)值數(shù)據(jù)工作；

步驟2.2：通過手工填補或均值填補等方法填補遺漏數(shù)據(jù)，并對歷史原始數(shù)據(jù)矩陣X∈R^D進(jìn)行預(yù)處理和歸一化，使得各個過程變量的均值為零，方差為1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域保持嵌入算法的輸電線路桿塔雷擊預(yù)警方法，其特征在于所述步驟3還包括以下過程：

步驟3.1：針對預(yù)處理和歸一化之后的輸電線路走廊全景歷史數(shù)據(jù)矩陣構(gòu)建局部權(quán)重矩陣w；

步驟3.2：在低維投影空間，在保留數(shù)據(jù)權(quán)重的基礎(chǔ)上，基于數(shù)據(jù)矩陣關(guān)系：得到輸電線路走廊全景歷史數(shù)據(jù)矩陣的低維投影為y∈R^n×d，其中d為提取的低維維度數(shù)；

步驟3.3：對殘差矩陣構(gòu)建雷擊預(yù)警門限的SPE統(tǒng)計量以及相應(yīng)的監(jiān)控統(tǒng)計限SPE_lim。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域保持嵌入算法的輸電線路桿塔雷擊預(yù)警方法，其特征在于所述步驟6還包括以下過程：

步驟6.1：對于獲取的輸電線路桿塔在線原始數(shù)據(jù)矩陣X_new∈R^D，進(jìn)行手工填補或均值填補等方法填補遺漏數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)處理和歸一化后組成在線可用數(shù)據(jù)矩陣

步驟6.2：基于NPE模型，把步驟6.1處理過的在線可用數(shù)據(jù)矩陣降維到d維空間；

步驟6.3：計算輸電線路走廊全景變量對應(yīng)的SPE統(tǒng)計量，并與歷史數(shù)據(jù)的監(jiān)控統(tǒng)計限SPE_lim進(jìn)行比較，如果SPE統(tǒng)計量持續(xù)超過SPE_lim，則對應(yīng)的輸電線路桿塔有可能遭受雷擊，則系統(tǒng)發(fā)出報警。