[0001] 本发明涉及水电站安全管理技术领域，具体涉及基于北斗三号公开服务的水电站安全管理方法及系统。

[0002] 随着我国水电事业的快速发展，水电站的安全管理日益成为行业关注的焦点。传统的安全管理方法主要依赖于地面监测系统和人工巡检，这些方法在精度、实时性和效率方面存在一定的局限性。近年来，卫星导航技术的发展为水电站安全管理提供了新的解决方案。特别是北斗三号卫星导航系统的部署完成，为水电站的实时监控和安全管理提供了强有力的技术支持。

[0003] 然而，现有的技术在实际应用中仍存在不足。一方面，传统的监测系统往往缺乏高精度的定位能力，导致在监测水电站设施时，难以实现对设施位置的精确掌握，从而影响了对安全隐患的准确预测和快速响应。另一方面，现有的安全管理方法在数据处理和分析方面较为简单，缺乏深度学习等人工智能技术的应用，导致对设施运行模式和趋势的识别不够准确，难以提前发现潜在的安全隐患。此外，现有的系统在预防措施和安全预案的制定与执行方面，往往缺乏有效的同步机制，导致应急响应不够及时和有效。

[0044] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

[0045] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0046] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独地或选择性地与其他实施例互相排斥的实施例。

[0047] 本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

[0048] 同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0049] 本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0050] 实施例1，参照图1和图2，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了基于北斗三号公开服务的水电站安全管理方法，包括：

[0051] S1：对水电站设施进行实时定位，通过北斗三号短报文通信功能实时传输监测数据和报警信息，对收集到的监测数据进行预处理。

[0052] 所述水电站设施定位包括，启动北斗三号接收机，并设置为连续跟踪模式，接收卫星信号，利用RTK技术结合差分改正数据，计算水电站设施的位置解。

[0053] 所述计算水电站设施的位置解公式为：

[0054] X＝G‑1(P‑b)

[0055] 其中，G为设计矩阵，X为设施位置解，P为观测向量，b为偏差向量。

[0056] 所述传输监测数据和报警信息包括将定位结果和监测数据封装成短报文格式，对封装后的数据进行加密，通过北斗三号短报文通信功能发送加密后的数据包，接收端接收加密数据包并进行解密，若监测到异常数据，立即生成报警信息并传输。

[0057] 所述预处理包括，对水电站设施进行实时定位，通过北斗三号短报文通信功能实时传输监测数据和报警信息，计算数据均值和标准差，进行标准化处理并构建标准化数据集。

[0058] 所述计算数据均值和标准差公式为：

[0059]

[0060] 其中，μj为第j个特征的均值，σj为第j个特征的标准差，N为数据点的数量，dij为第i个数据点的第j个特征值，i和j为变量索引。

[0061] 所述标准化公式为：

[0062]

[0063] 其中，μj为第j个特征的均值，σj为第j个特征的标准差，dij为第i个数据点的第j个特征值，zij为第i个数据点的第j个特征标准化后的值，i和j为变量索引。

[0064] S2：利用人工智能算法，对预处理后的数据进行深度分析，识别设施运行的模式和趋势，并预测水电站设施的安全隐患。

[0065] 进一步的，所述人工智能算法包括，从标准化后的数据集中选择设施运行状态特征进行分析，利用循环神经网络分析设施的运行模式和趋势，并利用训练数据集进行模型训练，通过反向传播算法调整模型参数最小化损失函数，模型训练完成后，利用验证数据集识别设施运行的模式，并利用训练后的模型对设施运行状态进行预测。

[0066] 所述模型训练包括初始化模型参数，对训练样本及真实标签进行向前传播，并计算模型预测值与真实标签的差异，并通过损失函数对差异进行量化，利用反向传播计算损失函数关于模型参数的梯度，并利用梯度下降法更新模型参数。

[0067] 所述循环神经网络公式表示为：

[0068] ht＝σ(Wh·ht‑1+Wx·xt+bh)

[0069] yt＝Wy·ht+by

[0070] 其中，ht为时间步t的隐藏状态，xt为时间步t的输入特征，Wh和Wx为权重矩阵，bh和by为偏置项，σ为激活函数，yt为输出。

[0071] 所述预测水电站设施的安全隐患包括，对预处理后的数据进行深度分析，识别设施运行的模式和趋势，预测水电站设施的安全隐患，并对设施的安全隐患进行评分。

[0072] 所述安全隐患评分公式为：

[0073]

[0074] 其中，S安全隐患得分，H为基于北斗三号的高精度定位数据，T为温度监测数据，V为振动监测数据，E为环境监测数据，Q(H)为定位数据影响函数，F(T)为温度影响函数，C(V)为振动影响函数，A(E)为环境因素影响函数，D(H,T,V,E)为数据综合处理函数，e为自然对数的底数。

[0075] S3：根据预测结果，制定预防措施和安全预案，并通过北斗三号授时功能同步执行预防措施和安全预案，评估预防措施的效果，并根据实际情况调整安全管理策略。

[0076] 进一步的，所述制定预防措施和安全预案包括，设定安全隐患评分阈值，根据预测结果，制定预防措施和安全预案，并通过北斗三号授时功能同步执行紧急措施和安全预案。

[0077] 如图2，所述设定安全隐患评分阈值包括设定高风险阈值为0.25、中风险阈值为0.5和低风险为0.75，当0

[0078] 所述评估预防措施的效果包括，在执行预防措施后，收集相关数据和反馈，计算安全隐患评分是否降低到安全区域，分析措施执行后的安全隐患变化，编制预防措施效果报告，根据预防措施的效果，调整阈值设定、预防措施内容和执行流程，根据实际情况更新安全预案。

[0079] 所述紧急措施包括在水电站及大坝发生紧急情况时，利用北斗卫星定位事故发生地点，并将相关信息发送给救援中心，救援中心通过后台系统实时监控救援人员的位置和状态，通过北斗导航系统为救援人员提供准确的导航指引和路况信息，提高救援效率和准确性，同时，救援人员通过北斗卫星系统与指挥中心进行实时通信，协调救援行动。

[0080] 应说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

[0081] 实施例2，参照图3，为本发明的第二个实施例，该实施例提供了基于北斗三号公开服务的水电站安全管理系统，包括实时定位与数据传输模块100、数据预处理模块200、人工智能算法分析模块300、预防措施与安全预案制定模块400以及效果评估与策略调整模块500。

[0082] 所述实时定位与数据传输模块100，用于接收卫星信号，利用RTK技术和差分改正数据计算水电站设施的位置解，并将定位结果和监测数据封装成短报文格式，进行加密后通过北斗三号短报文通信功能发送，接收端解密数据包，并在监测到异常数据时生成报警信息并传输。

[0083] 所述数据预处理模块200，用于计算监测数据的均值和标准差，进行标准化处理，构建标准化数据集，并应用标准化公式对数据集进行转换，消除不同特征间的量纲影响。

[0084] 所述人工智能算法分析模块300，用于利用循环神经网络分析设施的运行模式和趋势，通过反向传播算法调整模型参数，最小化损失函数，训练准确预测设施运行状态的模型，利用训练后的模型对设施运行状态进行预测，识别潜在的安全隐患。

[0085] 所述预防措施与安全预案制定模块400，用于根据安全隐患评分，设定高风险、中风险和低风险的阈值，并制定预防措施和安全预案。

[0086] 所述效果评估与策略调整模块500，用于在执行预防措施后，收集相关数据和反馈，计算安全隐患评分是否降低，分析措施执行后的安全隐患变化。

[0087] 应说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

[0088] 实施例3，本发明第三个实施例，其不同于前两个实施例的是：

[0089] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术作出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read‑OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0090] 在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

[0091] 计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

[0092] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。