一种可视化的分级预警方法及系统与流程

本发明涉及智慧消防风险监测预警，尤其是涉及一种可视化的分级预警方法及系统。

背景技术：

1、随着国内智慧消防建设持续落地，5g物联网传感终端大规模布设，海量烟感、水压、电气监测、ai视频识别感知数据，为火灾风险早期预警提供数据基础。现有消防预警技术普遍依赖单传感器固定阈值触发告警，仅挖掘数据之间统计相关性，无法区分真实火灾隐患、环境干扰、设备工况扰动三类不同诱因，在山地扬尘、老旧小区复杂电磁干扰等工况下极易产生大量虚警误报。

2、传统预警属于“黑盒输出”，仅输出风险结果，不保存完整研判证据链，告警发生后无法回溯误报产生的根源，难以指导预警规则迭代。同时多数方案采用全部原始感知数据上传云端集中运算，终端数量庞大时会造成上行网络带宽拥塞、云端计算负载过高。预警分级规则固化，不同场景复用同一套阈值，告警推送、设备联动动作一刀切，低风险触发紧急联动、高风险处置指令滞后。

3、现有xgboost、贝叶斯网络风险评估等模型属于统计学习模型，训练学习样本的关联关系，不具备因果推理能力，在山地文旅、老旧小区等训练样本覆盖不足的复杂场景泛化能力较差；缺少云-边协同轻量化特征提取、干预重构多假设推理、gis证据弹窗可视化、区块链证据存证、业务驱动模型闭环迭代整套完整流程，无法满足全省上万台消防终端高并发接入的工程业务需求。因此，亟需发明一种可视化的分级预警方法及系统，解决上述技术短板。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可视化的分级预警方法及系统，可克服现有消防预警虚警误报高、判定黑盒无溯源、云端带宽压力大、处置策略同质化、复杂场景泛化差的缺陷，采用多竞争性假设干预重构因果推理，实现了云边协同轻量化特征提取、风险评分分级、区块链哈希摘要存证、gis可视化展示、分级联动处置与参数闭环迭代，适配各类复杂消防监测场景。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种可视化的分级预警方法包括以下步骤：

3、s1、采集多源感知原始数据集，并将其传输至边缘测；

4、s2、对传输至边缘测的原始数据进行预处理后，对疑似风险点位提取多源证据特征向量，拼接融合后得到轻量化的原始融合特征向量并上传至云端；

5、s3、采用多竞争性假设干预重构因果推理，并进行风险预警等级划分；

6、s4、构建单条预警完整证据链，计算其sha-256哈希摘要上链存入联盟区块链；

7、s5、根据点位位置和风险预警等级执行差异化点位标记渲染，采用核密度估计算法生成区域风险热力图；

8、s6、根据风险预警等级进行分级差异化联动处置，包括分级差异化消息推送、工单下发和现场硬件联动；

9、s7、读取人工复核标注样本集合，以均方误差损失函数为优化目标做网格搜索寻优，更新参数后下发同步至各边缘网关；

10、s8、对证据链数据进行脱敏处理，过滤敏感字段，输出标准化消防风险统计数据集，作为消防分析研判类数字资产对外提供合规数据服务。

11、优选的，s1中，采集物联网消防终端现场物理感知信息，输出多源感知原始数据集，并将多源感知原始数据集传输至边缘侧：

12、；

13、；

14、式中，为多源感知原始数据集，表示第条终端采样记录；表示终端采样记录总条数，为采样时刻；为点位地理坐标；为传感器测量数组，为设备自检故障码，为识别置信度。

15、优选的，s1中，物联网消防终端包括智能烟感、可燃气体探测器、消防水压监测终端、电气火灾监测终端和ai视频火焰识别摄像头。

16、优选的，s2具体为：

17、s21、首先采用准则识别偶然跳变噪声采样点并剔除，表达式为：

18、；

19、式中，为滑动窗口采样均值；为滑动窗口采样标准差；

20、s22、采用最大-最小归一化得到标准化数据集，归一化公式如下：

21、；

22、式中，为归一化后的特征分量；为待归一化处理的特征分量原始测量值；为该特征分量统计窗口内的最大值；为该特征分量统计窗口内的最小值；

23、s23、读取场景适配阈值库进行本地一级初筛，阈值库内区分高层建筑、老旧小区、工业园区和山地文旅景区四类场景各指标阈值，逐点位比对标准化数据集：

24、若全部特征均落在对应场景阈值范围内，则判定为无风险，将标准化数据集保存在边缘本地存储，不上传云端；

25、若至少一维特征超出场景阈值，则标记为疑似风险点位，触发轻量化特征提取，提取的特征包括物理证据特征向量、环境干扰证据特征向量和工况波动证据特征向量；

26、s24、将物理证据特征向量、环境干扰证据特征向量和工况波动证据特征向量拼接融合后，得到轻量化的原始融合特征向量：

27、；

28、将轻量化的原始融合特征向量上传云端，实现带宽分流。

29、优选的，s3包括以下步骤：

30、s31、对原始融合特征向量解耦，得到物理证据特征向量、环境干扰证据特征向量和工况波动证据特征向量；

31、s32、采用多竞争性假设干预重构，模拟不同假设下特征表现：

32、；

33、式中，表示火灾隐患假设干预重构特征；表示环境干扰假设干预重构特征；表示工况波动假设干预重构特征；为物理证据特征维度数；为环境干扰证据维度数；为工况波动证据维度数；为物理特征维度零向量；为环境特征维度零向量；为工况特征维度零向量；

34、s33、采用余弦相似度衡量原始特征与重构特征的匹配程度，计算各假设解释度：

35、；

36、其中，为火灾隐患假设解释度；为环境干扰假设解释度；为工况波动假设解释度；代表l2-范数；

37、s34、进行隐患真伪判定，设定假设判定阈值，当且时，判定为真实火灾隐患，否则判定为虚警；

38、计算综合风险分数：

39、；

40、其中，为传感器置信权重，；为场景修正系数，；；

41、根据以下规则输出风险预警等级：

42、。

43、优选的，s4中，构建单条预警完整证据链，记录本次研判全部关键信息，形成原始完整证据链：

44、；

45、其中，为系统时间戳；为点位经纬度；为对齐后统一时间戳；为虚警标记；

46、计算哈希摘要，公式如下：

47、；

48、将哈希摘要上链存入联盟区块链，将原始完整证据链存储在本地证据链存储模块数据库。

49、优选的，s5中，基于点位经纬度、风险预警等级进行差异化点位渲染：

50、为蓝色标记；

51、为黄色标记；

52、为橙色标记；

53、为红色闪烁标记，高风险图层置顶；

54、采用核密度估计算法，生成区域风险热力图，直观展示风险空间分布：

55、；

56、式中，表示位置风险密度估计值；表示参与热力图计算的风险点位总数量；表示带宽；表示核函数；表示第个风险点位地理位置。

57、优选的，s6中，分级差异化联动处置规则为：

58、时提示风险，仅平台站内消息推送属地网格员，无硬件联动，纳入日常巡检任务；

59、时关注风险，采用站内消息和短信推送网格员、企业安全管理员的方式，自动生成隐患核查工单，要求限期现场核查；

60、时告警风险，采用站内消息、短信和app多渠道推送，联动现场声光预警装置，派发紧急处置工单，尽快赴现场核实；

61、时为紧急险情，推送消防救援支队和属地值守站，联动应急广播、声光报警，输出救援路径规划、周边救援资源调度建议。

62、优选的，s7中，读取人工复核标注样本集合，其中，为第条人工标注训练样本标签；

63、采用均方误差损失函数，衡量模型输出风险分数与人工真实标签之间的偏差，损失函数表达式为：

64、；

65、其中，为训练样本总数量；为第条人工样本输出综合风险分数；为人工标注训练样本索引号，取值；

66、以作为优化目标执行网格搜索寻优，求解最优传感器置信权重、场景修正系数、场景适配阈值库。

67、本发明还提供一种可视化的分级预警系统，包括感知采集模块、边缘侧预处理模块、云端因果研判分级模块、证据链存储模块、区块链存证子单元、gis可视化渲染模块、分级处置联动模块、迭代优化模块和数字资产接口单元；

68、感知采集模块，用于采集多源感知原始数据集，输出传输至边缘侧预处理模块；

69、边缘侧预处理模块部署于边缘网关，包含数据清洗单元、时间对齐预处理单元、归一化单元、本地初筛单元和特征轻量化提取单元

70、云端因果研判分级模块，包括物理因果引导单元、多竞争性假设推理单元、风险评分单元、等级划分单元；

71、证据链存储模块，存储完整单条预警证据链；区块链存证子单元计算证据链哈希摘要，将哈希摘要上链存入联盟区块链；

72、gis可视化渲染模块，包含点位渲染单元、多图层联动单元、证据弹窗单元、风险热力图生成子单元；

73、分级处置联动模块，内置分级处置策略库，根据风险预警等级执行差异化消息推送、工单下发、硬件联动，匹配业务处置动作；

74、迭代优化模块，读取人工复核样本集合，以均方误差损失函数为优化目标，网格搜索迭代更新传感器置信权重场景修正系数、场景适配阈值库，更新参数并下发同步至边缘侧预处理模块；

75、数字资产接口单元，对证据链数据脱敏，输出标准化消防风险统计数据集，对外提供合规数字资产数据服务。

76、因此，本发明采用上述一种可视化的分级预警方法及系统，有益技术效果如下：

77、（1）本发明通过边缘端增加多源传感时间对齐预处理，消除不同终端采样周期不一致带来的时序错位；完成异常过滤、本地粗筛，场景适配阈值库参考国标并区分多场景初始参数，阈值支持业务样本自动迭代更新；仅上传轻量化特征，显著降低上行网络带宽压力；云端采用多竞争性假设干预重构因果推理，从因果维度区分真实火灾隐患、环境干扰、工况扰动，摆脱单纯统计相关性约束，有效降低山地、老旧小区复杂工况下预警虚警率，提升预警结果可靠性。

78、（2）本发明完整留存预警全流程证据链，证据链中记录对齐时间戳，采用哈希摘要上链存证，兼顾存储成本与防篡改审计溯源能力；gis实现风险分级渲染、研判证据弹窗可视化，破解传统预警黑盒难题；四级风险等级匹配差异化处置策略，实现告警推送、硬件联动与风险等级精准匹配，缩短了应急研判处置耗时。

79、（3）本发明利用业务现场人工复核样本，以损失函数寻优完成权重、场景阈值闭环迭代，系统可随实际业务持续适配本地场景；设置数字资产脱敏输出流程，研判数据转化为合规消防数字资产对外服务，适配省级智慧消防数字资产运营整套业务模式。

80、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。