【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及管道安全監測，尤其涉及一種基于大數據的管道安全預警方法及系統。
技術介紹
1、天然氣是居民生活中的主要能源之一，而天然氣的廣泛應用使得燃氣管道系統的安全問題日益突出。管道內燃氣作為一種有毒、易燃且易爆的介質，如果出現燃氣泄漏，將會直接導致不安全事故的發生。特別是在管道埋地時間較長的情況下，管道材料的老化、腐蝕以及接口的松動等問題，都可能導致燃氣泄漏，從而引發嚴重的安全隱患。
2、現有公開號為cn114547822a的專利申請文件公開了一種管道安全預警方法、裝置及介質，該申請通過先獲取每段管道的預警原始數據；然后，根據每段管道的預警原始數據篩選得到每段管道的屬性數據和空間數據；再調用管道安全預警模型以根據每段管道的屬性數據得到所預測的每段管道的剩余壽命；最后，將各段管道的剩余壽命與預設閾值進行比較；若管道的剩余壽命小于預設閾值，則報警。
3、上述現有技術通過獲取管道的剩余壽命進行安全預警，雖然可以在一定程度上降低安全隱患，但是在燃氣管道系統中，可能由于環境影響導致燃氣已經泄漏，但是通過管道的壽命檢測并不能及時捕捉到這種變化，依然存在較大的安全隱患。
4、基于此，如何準確實現管道安全預警，是本領域技術人員亟待解決的問題。
技術實現思路
1、為了解決如何準確實現管道安全預警的技術問題，本專利技術提供一種基于大數據的管道安全預警方法及系統。
2、第一方面，本專利技術提供一種基于大數據的管道安全預警方法，采用如下的技術方案：>
3、一種基于大數據的管道安全預警方法，包括步驟：
4、通過孤立森林算法處理管道的流量數據序列中各數據點，得到多個孤立樹以及孤立樹中各數據點的路徑長度；確定所述孤立樹的優選度，所述優選度與孤立樹中各數據點的路徑長度標準差正相關；在所述流量數據序列中獲取數據點的歷史數據段，計算所述數據點在孤立樹中的一致性：；式中，表示第j個數據點在第i個孤立樹中的一致性，表示第i個孤立樹中第j個數據點所在節點的父節點中的數據點總個數，表示第j個數據點的流量值，表示歷史數據段中的數據點個數，表示歷史數據段中第個數據點的流量值，表示標準歸一化函數，表示絕對值符號；通過所述數據點在孤立樹中的一致性與孤立樹的優選度的乘積對所述數據點的路徑長度進行加權，通過孤立森林算法處理加權后得到的數據點的加權平均路徑長度，得到所述數據點的異常得分，并根據異常得分與預設閾值的比較結果得到管道安全預警結果。
5、本專利技術考慮到變化微小的異常數據在整體數據中變化不太顯著，為了準確得到包括此類數據點在內的管道流量數據的安全監測結果，本專利技術通過計算各孤立樹的優選度，以及數據點在各孤立樹中的分布與流量數據序列中的分布的一致性，通過數據點的優選度和一致性對路徑長度進行加權，增大對微小異常數據的敏感性，從而可以基于此準確得到數據點的異常得分，有效地提高了管道安全預警的準確性。
6、根據本專利技術提供的一種基于大數據的管道安全預警方法，所述通過孤立森林算法處理管道的流量數據序列中各數據點，之前還包括：在管道檢測點布設流量傳感器，采集管道的流量數據；將所述流量數據經過預處理后得到管道的流量數據序列，所述流量數據序列中包含多個數據點。
7、本專利技術考慮到通過傳感器采集的原始數據不利于后續的數據處理，因此通過預處理得到流量數據序列，可以有效地提高數據整體的質量。
8、根據本專利技術提供的一種基于大數據的管道安全預警方法，所述孤立樹的優選度，滿足關系式：
9、；
10、式中，表示第i個孤立樹的優選度，表示第i個孤立樹中的數據點個數，表示第j個數據點在第i個孤立樹中的路徑長度，表示第i個孤立樹中所有數據點的路徑長度均值，表示第1個數據點在第i個孤立樹中的路徑長度，表示第個數據點在第i個孤立樹中的路徑長度，表示最大值函數。
11、本專利技術提供了一種精確的孤立樹的優選度計算公式，通過孤立樹中各數據點的路徑長度標準差得到孤立樹的質量，標準差越大孤立樹的異常分離效果越高，對應的孤立樹的質量也越好。若孤立樹的高度較高且路徑長度標準差越大，該孤立樹的優選程度也越高。
12、根據本專利技術提供的一種基于大數據的管道安全預警方法，所述數據點的加權平均路徑長度，滿足關系式：
13、；
14、式中，表示第j個數據點的加權平均路徑長度，表示孤立樹的個數，表示第j個數據點在第i個孤立樹中的路徑長度，表示第i個孤立樹的優選度，表示第j個數據點在第i個孤立樹中的一致性。
15、根據本專利技術提供的一種基于大數據的管道安全預警方法，所述通過孤立森林算法處理加權后得到的數據點的加權平均路徑長度，得到所述數據點的異常得分，包括：將所述數據點的加權平均路徑長度作為所述數據點在孤立森林算法中的平均路徑長度，得到所述數據點的異常得分。
16、根據本專利技術提供的一種基于大數據的管道安全預警方法，所述根據異常得分與預設閾值的比較結果得到管道安全預警結果，包括：預設閾值；若所述數據點的異常得分大于預設閾值，得到所述數據點的預警結果為異常；若所述數據點的異常得分不大于預設閾值，得到所述數據點的預警結果為正常。
17、本專利技術通過預設合理的閾值，能夠更靈活地根據實際情況確定出真正的異常數據，有效地提高得到的安全預警結果的準確性。
18、根據本專利技術提供的一種基于大數據的管道安全預警方法，所述得到所述數據點的預警結果為異常，之后還包括：將所述數據點進行異常標記后向外發出異常提示。
19、本專利技術考慮到管道流量數據中的異常數據會存在較大的安全隱患，因此在監測到異常數據后及時向外發出預警，可以有效地降低事故發生的可能性。
20、第二方面，本專利技術提供一種基于大數據的管道安全預警系統，采用如下的技術方案：
21、一種基于大數據的管道安全預警系統，包括：處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序指令，當所述計算機程序指令被所述處理器執行時實現上述一種基于大數據的管道安全預警方法。
22、通過采用上述技術方案，將上述的一種基于大數據的管道安全預警方法生成計算機程序，并存儲于存儲器中，以被處理器加載并執行，從而根據存儲器及處理器制作終端設備，方便使用。
23、本專利技術具有以下技術效果：
24、基于上述技術方案，本專利技術在確定管道安全預警結果時，通過孤立森林算法處理管道處的流量數據可以實現管道安全的監測；在此基礎上，本專利技術計算各孤立樹的優選度，以及數據點在各孤立樹中的分布與流量數據序列中的分布的一致性，通過數據點的優選度和一致性對路徑長度進行加權，增大變化微小的異常數據在整體數據中的表現，從而可以基于此準確得到數據點的異常得分，有效地提高了管道安全預警的準確性。
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1.一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述通過孤立森林算法處理管道的流量數據序列中各數據點，之前還包括：
3.根據權利要求1所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述孤立樹的優選度，滿足關系式：
4.根據權利要求1所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述數據點的加權平均路徑長度，滿足關系式：
5.根據權利要求1所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述通過孤立森林算法處理加權后得到的數據點的加權平均路徑長度，得到所述數據點的異常得分，包括：
6.根據權利要求1所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述根據異常得分與預設閾值的比較結果得到管道安全預警結果，包括：
7.根據權利要求6所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述得到所述數據點的預警結果為異常，之后還包括：
8.一種基于大數據的管道安全預警系統，其特征在于，包括：處理器和存儲器，所
...【技術特征摘要】
1.一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述通過孤立森林算法處理管道的流量數據序列中各數據點，之前還包括：
3.根據權利要求1所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述孤立樹的優選度，滿足關系式：
4.根據權利要求1所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述數據點的加權平均路徑長度，滿足關系式：
5.根據權利要求1所述的一種基于大數據的管道安全預警方法，其特征在于，所述通過孤立森林算法處理加權后得到...
【專利技術屬性】
技術研發人員：呼延亞楠，付豪，王佑濤，周明，王文婷，
申請(專利權)人：湖北省天然氣發展有限公司，
類型：發明
國別省市：
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