[发明专利]一种应用于输电线路的山林火灾预警方法

说明书

本发明公开了一种应用于输电线路的山林火灾预警方法，包括获取历史山林火灾样本库，并进行特征筛选，获得最终历史山火样本库；将最终历史山火样本库中的所有样本划分为训练集和测试集，并计算样本失衡比例；构建火灾风险评估模型的总目标函数；构建第一棵决策树；确定第一棵树结构后，计算各叶子节点的权重；在第一棵树的基础上，逐个构建若干棵树，并进行训练；根据训练好的若干棵决策树，获得山林火灾风险评估最终模型；并对山林火灾发生风险进行实时预测。本发明利用多维二元数组对线路通道内植被类型进行描述，将字符类特征信息转化为数值特征；降低了样本库的特征复杂度。本发明提高了评价山林火灾风险的准确性和效率。

技术领域

本发明属于高压输电线路山林防火领域，具体涉及一种应用于输电线路的山林火灾预警方法。

背景技术

我国输电线路通常输电距离较长、跨越地形复杂，各种自然、人为因素对输电线路的安全运行造成威胁，其中山林火灾是最为常见的威胁之一。火灾一旦蔓延至输电线路附近，会降低输电线路的绝缘水平，引发输电线路跳闸等问题。目前，对于输电线路山火防治方面的工作主要可以分为以下两个方面：山火实时监控和山火风险评估。在山火实时监控方面，常利用视频监控、气象雷达、卫星遥感等方式，在山火发生刚起燃时快速定位火源位置，从而向检修、消防人员发出火灾警报。然而，由于视频监控和卫星监控设备无法对输电线路全段进行无死角覆盖，且数据传输对通信网络要求较高，不可避免地出现信号延迟等问题，从而，造成山火预警的滞后甚至漏报。此外，由于山林地区地形复杂，山火发生时即使能够准确定位火源位置，运维、消防人员也难以及时到达现场并进行灭火处理。山火风险评估通常对所有线路的山火风险进行评估，筛选高风险线路，并提醒运维人员及时进行维护。然而目前已有山林火灾风险评估较为依赖现场运维专家的经验，难免存在主观因素的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于输电线路的山林火灾预警方法，该方法能够准确高效地对输电线路的山林火灾风险进行评价。

本发明提供的这种应用于输电线路的山林火灾预警方法，包括如下步骤：

S1.获取历史山林火灾样本库，并进行特征筛选，获得最终历史山火样本库；

S2.将最终历史山火样本库中的所有样本划分为训练集和测试集，并计算样本失衡比例；

S3.构建火灾风险评估模型的总目标函数；

S4.构建第一棵决策树，逐一计算火灾特征作为备选分裂节点时的分裂增益；

S5.确定第一棵树结构后，计算各叶子节点的权重；

S6.在第一棵树的基础上，逐个构建若干棵树，每棵树选取前一棵树预测结果与真实结果的残差作为目标进行训练；

S7.根据训练好的若干棵决策树，获得山林火灾风险评估最终模型；

S8.采用山林火灾风险评估最终模型，对山林火灾发生风险进行实时预测。

所述的步骤S1，历史山林火灾样本库包括历史天气数据和输电线路通道内植被种类；历史天气数据的特征包括最高温度、最低温度、平均温度、湿度、风速、风级、风向角度、气压、能见度和日降雨量特征；将输电线路通道内植被的类型进行分类，包括林地、草地、田地和坟地；最终历史山火样本库的样本特征包括：山火发生日期、最高温度、湿度、风速、风向角度、能见度、日降雨量、植被类型和山火标志。

所述的特征筛选包括通过计算各特征之间的相关系数进行特征筛选，特征之间的相关系数的计算方法为：

其中，ρ_s表示特征之间的相关系数；d_m表示特征种类；n表示样本数量；m表示特征编号；N表示特征总数。