一种面向电力作业全过程的安全管控知识图谱构建方法

摘要

本发明涉及一种面向电力作业全过程的安全管控知识图谱构建方法，该方法基于知识图谱和事理图谱，首先将收集到的信息分为动态数据和静态数据并进行知识提取；然后用四种逻辑关系建立电力事件事理图谱；接着建立静态知识图谱；最后通过共同实体连接知识图谱和事理图谱。本发明利用了人和设备之间的关联性，将动态和静态关联分析，有助于电力作业安全管控水平的提升。

说明书

技术领域

本发明属于电力作业安全管控领域，具体涉及一种基于知识图谱的电力系统操作全过程的安全管控方法。

背景技术

随着电网规模的扩大，电力安全问题出现的越发频繁、故障类型越发复杂。安全生产事故的发生轻则影响设备的正常运行，重则造成人身伤亡事故。

目前的安全管控方法，一是依靠线上线下对操作人员进行安规培训，二是利用目标检测算法对工作人员进行着装检查和身份认证。目前的安全管控存在下述问题：(1)仅对作业操作的“两端”进行检测，缺少对作业主体的安全管控，即仅限于用目标检测和人脸识别对准备工作和善后工作进行监控，缺少对正式作业中违规操作的风险评估和关联分析。(2)人和设备缺少动态交互分析，人机交互仅限于监控操作人员相对带电设备的空间距离，而带电设备的状态检测数据往往无法及时反馈到操作现场，无法辅助相关人员的施工作业。

发明内容

为了克服现有技术的不足，基于知识图谱和事理图谱方法，本发明建立的人、设备和事件之间的关联图谱，提供了一种电力作业安全管控全过程的构建方法。

设计原理：知识图谱作为认知智能的分支，可以直观的表示实体的静态属性，以及实体之间的关系，以事件为基本单位的事理图谱则能很好的表示事件之间的演化关系。知识图谱的发展为构建作业全过程的动态监督体系、精准关联人员信息和设备状态信息提供了可能，对于安全管控水平的提升具有重要意义。基于此，本设计包括作业事理图谱和人员设备静态知识图谱，通过操作人员、电气设备等共同实体，将两个图谱连接起来。

设计方案：一种面向电力作业全过程的安全管控知识图谱构建方法，方法包括以下步骤：

步骤1，数据采集，获取操作过程数据、人员着装数据、设备工作状态数据、违章事故数据和安全管控算法数据。

步骤2，将获取到的数据进行分类和知识提取。

步骤3，根据电力事件信息建立事理图谱。

步骤4，建立人员设备静态知识图谱，根据抽取到的人员服饰、身份信息和设备的状态监测数据，以owl标准的三元组形式构建知识图谱。

步骤5，根据共同实体将知识图谱和事理图谱连接起来。

优选的，在步骤2中将获取到的数据进行分类和知识提取，包括：将收集到的数据分为事件信息和人员设备状态信息两大类，用三元组分别进行知识提取以将操作事件规范化表示。

优选的，三元组具体为：三元组e＝{A，O，V}，对电力作业中的操作事件进行描述，其中O为具体动作，A为操作对象要素，V为操作环境。

优选的，在步骤3中，用四种事理逻辑连接操作事件之间的关系，四种逻辑关系包括：顺承关系，转移概率定义为前一个事件转化到后一个事件的必要性，且此关系具有传递性。因果关系，前后两个事件存在明显的因果性，结果事件在后，具体因果强度根据以往电力事故发生的频次进行赋值。上下位关系，以名词性上下位关系为主。互斥关系：两个事件禁止接连发生。

优选的，所述共同实体包括电力设备和操作人员。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明通过事理图谱和知识图谱的融合分析，将零散的人员信息，电力设备信息体系化，提高了电力作业全过程安全管控水平。

附图说明

图1是面向电力作业全过程的知识图谱构建流程图；

图2是本发明实施例中事理图谱和知识图谱图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种倒闸操作全过程的知识图谱构建方法，参见图1和图2，建立的事理图谱和知识图谱，具体步骤如下。

步骤1，数据采集步骤：从安全规程手册里基于“开关”、“带电”等词搜索倒闸操作相关要求；从变电站现场对工作人员操作画面进行录像；收集变电站相关设备的状态监测数据；收集开关柜等设备制造厂家的教学视频；录入安全管控算法等。

步骤2，将获取到的数据进行分类和知识提取：将收集到的数据分为事件信息和人员设备状态信息两大类，用三元组分别进行知识提取。例如对收集到的操作视频，根据对应的操作票项目“将A开关把手由工作位置切换至分断闭锁位置”截取具体操作视频，参考具体操作视频，用三元组描述上述短视频为“开关柜处向右转动把手”。

进一步的，所述步骤2的具体操作为。

步骤2.1，将收集到的信息分类为动态数据和静态数据，即事件信息和人员设备状态信息。

步骤2.2，使用专家法对信息进行抽取。针对相关操作人员操作过程分割的基本标准是以操作票中的操作项目为准，将具体操作过程分解为多个关键行为，即操作事件。将操作事件规范化表示，具体规范化命名的规则如下：通过一个三元组e＝{A，O，V}对电力作业中的操作事件进行描述。其中：O为具体动作，其中可以包括使用的工具，以及程度等动作描述形容词，例如“用绝缘棒缓慢拉开”；A为操作对象要素，例如控制保险、刀闸；V为操作环境，例如“登高作业”、“配电室”；其中操作环境可以视条件省略。

步骤3，根据电力事件信息建立事理图谱。

进一步的，步骤3的具体操作为：本发明用四种事理逻辑连接操作事件之间的关系，具体如下：

(1)顺承关系：转移概率定义为前一个事件转化到后一个事件的必要性，且此关系具有传递性。定义转移概率在0～1之间，1代表按照安规要求后一个事件是前一个事件必要的善后工作。由1到0，后续事件发生的必要程度依次递减。具体转移概率的赋值根据对应违规操作的风险值“低，中，高”进行裁定。

(2)因果关系：前后两个事件存在明显的因果性，结果事件在后，具体因果强度可根据以往电力事故发生的频次进行赋值。如某项违章操作导致某事故的发生，可以认为两者是因果关系。

(3)上下位关系：以名词性上下位关系为主，例如“检查开关状态”与“检查刀闸位置”。

(4)互斥关系：两个事件禁止接连发生。例如“开关柜处向右转动把手”与“开关柜处向左转动把手”。

步骤3的具体实施例中，根据倒闸操作信息建立事理图谱：使用四种逻辑关系连接对应的事件，例如“开关柜检查三相带电显示灯”和“开关柜取下保险”成顺承关系，且“检查显示灯”步骤较为重要，转移概率设置为1。“开关柜取下屏蔽板”与“人体触电昏迷”成强因果关系，因果强度可以设置为1。

步骤4，建立人员设备静态知识图谱：根据抽取到的人员服饰、身份信息和设备的状态监测数据，以owl标准的三元组形式t＝{subject，predicate，object}构建知识图谱，其中object可以是个体，也可以是特定的数据值。

具体实施例中，步骤4中建立人员设备静态知识图谱具体包括：“倒闸操作人员”的节点属性可以认为有“倒闸操作人员佩戴安全帽”、“倒闸操作人员安规考试分数”等。边上的属性有“倒闸操作人员工作地点配电室”、“人脸识别算法校验个人编码”等。

步骤5：根据共同实体，例如变压器，倒闸操作人员等，将知识图谱和事理图谱连接起来，即知识图谱中的“倒闸操作人员”和“开关柜”连接倒闸操作事理图谱。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。