基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法及系统与流程

本发明涉及设施安全预警，特别涉及一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法及系统。

背景技术：

1、城市生命线基础设施是保障城市正常运转、守护公共安全的核心支撑体系，涵盖供水、排水、燃气、电力、通信、交通等关键设施网络，与城市人口密度、经济活力及应急保障能力深度耦合。这类设施具有覆盖范围广、网络结构复杂、跨领域关联性强的显著特征，一旦局部失效，极易通过网络拓扑或功能链条引发级联故障，进而导致供应中断、交通瘫痪、次生灾害蔓延，造成重大社会影响。因此，城市生命线的安全稳定运行，不仅关乎日常生产生活秩序，更直接决定城市韧性、应急处置能力与重大灾害下的治理效能。

2、伴随城市化快速推进与基础设施服役周期延长，城市生命线面临的风险呈现多源叠加、不确定性加剧的态势：一方面，材料老化、疲劳累积、隐蔽工程缺陷、长期不均匀沉降等服役劣化问题持续累积；另一方面，极端降雨、洪涝、地震、地面塌陷、管网渗漏引发土体失稳、超载运行及施工扰动等外部灾害频发。多重因素叠加，推动风险从单点故障向系统性风险演进，对监测预警、风险评估提出更高要求，既要识别单一设施异常，更需研判跨设施、跨区域、跨专业的风险传播与耦合效应。

3、当前城市生命线安全管理仍以人工巡检、定期检测、事后处置为主，仅辅以有限的在线监测手段。尽管物联网、视频巡检、无人机、激光雷达、gnss、光纤传感、遥感等技术逐步落地，可生成海量多源异构数据，但工程应用中仍存在四大核心痛点。一是源监测数据能采集但难利用，数据存在采样频率不一致、噪声水平差异大、缺失与异常频发、跨源时空基准不统一等现象，导致数据可用率与可比性不足；二是多源数据之间缺乏统一的关联建模机制，往往以单传感器阈值告警或单系统局部判断为主，难以处理设施拓扑连接、空间邻接与物理耦合关系，易出现误报、漏报与风险识别滞后；三是风险评估多依赖经验规则或单一指标，缺乏将结构状态表征与失效概率、不确定性联合量化的体系，难以支撑分级响应和资源优化配置；四是预警与处置环节缺少从数据到决策的闭环链路，报警信息往往仅给出发生异常事件，但无法解释异常来源、关键驱动因素及风险演化趋势，从而影响运维决策效率与应急处置有效性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法及系统，以解决多源监测数据质量差、异构难以关联，导致风险识别不准且无法自动生成可执行的运维处置决策的技术问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

3、一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法，包括：

4、获取待评估城市生命线基础设施的多源监测数据，生成同窗样本和数据质量表征信息，结合质量时序约束目标和事件一致性对齐损失对同窗样本进行处理，生成统一监测数据集；

5、基于统一监测数据集，确定图节点和边，结合可信度系数构建综合邻接矩阵；

6、基于综合邻接矩阵，提取统一监测数据集的基础设施状态表征向量，计算对应的基础设施健康指数和失效概率；

7、基于基础设施健康指数和失效概率，计算风险等级结果，并生成预警触发结果。

8、在上述方案中，本发明通过构建统一数据标识与质量加权联合修复机制，有效解决了多源监测数据因缺失、异常、噪声及时间错位导致的数据不可用问题，提升了数据连续性与可比性；在此基础上，基于多关系图结构与可信度系数构建环境自适应的综合邻接矩阵，能够动态表征设施拓扑连接、空间邻域与物理耦合关系，克服了传统方法难以建模跨设施、跨区域风险传播路径的缺陷；进一步引入跨模态一致性约束与质量-不确定性门控融合策略，生成稳定统一的状态表征向量，显著抑制了单模态误报与风险等级突变，提高了风险评估的准确性与可靠性；联合健康指数与校准失效概率进行概率推理，并结合代价敏感贝叶斯决策与持续性触发机制，实现了从“数据治理-关联建模-概率推理-分级预警-处置建议”的闭环，解决了现有技术无法自动生成可执行运维建议、预警可解释性差的问题，降低了人工巡检依赖，提升了城市生命线基础设施风险管理的智能化、精细化与工程实用性。

9、一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警系统，包括：

10、数据生成模块，用于获取待评估城市生命线基础设施的多源监测数据，生成同窗样本和数据质量表征信息，结合质量时序约束目标和事件一致性对齐损失对同窗样本进行处理，生成统一监测数据集；

11、矩阵构建模块，用于基于统一监测数据集，确定图节点和边，结合可信度系数构建综合邻接矩阵；

12、计算模块，用于基于综合邻接矩阵，提取统一监测数据集的基础设施状态表征向量，计算对应的基础设施健康指数和失效概率；

13、预警模块，用于基于基础设施健康指数和失效概率，计算风险等级结果，并生成预警触发结果。

1.一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法，其特征在于，所述生成统一监测数据集包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法，其特征在于，所述结合事件一致性对齐损失进行跨源时序对齐，生成统一监测数据集，包括：

4.根据权利要求2所述的一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法，其特征在于，所述设施物理约束惩罚项包括量程约束、沉降及位移速率上限约束、孔压非负约束以及不可解释突跳约束；

5.根据权利要求1所述的一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法，其特征在于，所述结合可信度系数构建综合邻接矩阵，包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法，其特征在于，所述计算对应的基础设施健康指数和失效概率，包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法，其特征在于，所述生成失效概率，包括：

8.一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警系统，用于实现权利要求1至7任一项所述的一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警系统，其特征在于，所述数据生成模块包括：

10.根据权利要求8所述的一种基于多源监测融合的城市生命线风险评估预警系统，其特征在于，还包括处置闭环模块，用于基于预警触发结果生成处置场景卡，匹配场景化处置规则并进行硬约束校验，生成工单式处置流程，并根据处置反馈结果更新历史风险事件样本、风险分级阈值、失效概率校准参数和场景化处置规则库。