CN113434808A - 一种电力作业vr培训操作流程适应性评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电力作业VR培训操作流程适应性评估方法及系统,包括:对可能造成电力作业VR培训操作流程适应性的评价指标进行层次上的划分,依次分为目标层、准则层和方案层;根据各层中每两个元素两两比较,得到每两个元素的相对权重,根据相对权重构建判断矩阵;根据判断矩阵计算各元素之间的权重向量,根据权重向量进行权重分配;收集专家打分,结合权重向量得到各评价指标的信任度;基于信任度,通过以危险度为导向的证据优化DS理论对各评价指标从下至上依次进行适应性计算,最终得到电力作业VR培训操作流程的总适应性结果。本发明对高压电力作业VR培训操作流程进行适应性评价,以反映作业的规范程度,提高电力操作的可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电网安全领域,具体涉及一种电力作业VR培训操作流程适应性评估方法及系统。
背景技术
电网安全一直是电力系统中重要问题之一,而操作安全是其中的重要内容。虽然适应性在其他领域已经得到了广泛的应用,但是电力系统的操作风险和适应性评估仍处于起步阶段。为了提高电力操作的可靠性,减少事故的发生,急需对适应性评估进行深入研究,并设计一种针对电力操作流程的分析方法,能全方面考虑分析影响操作流程的各种因素,量化计算适应性,以保证电网安全稳定运行。然而,目前电网领域的适应性和操作风险研究还比较少,只有一些探索性工作。
发明内容
有鉴于此,为了提高电力操作的可靠性,减少事故的发生,本发明提供了一种电力作业VR培训操作流程适应性评估方法及系统,该方法首先通过树形层次结构分析处理各层次内影响适应性结果的操作点,并根据不同操作点选取定性或定量的评价指标。随后利用以危险度为导向的证据优化DS理论融合指标信息,获得操作流程间的适应性结果,用以反映作业操作规范程度。
为了实现上述目的,本发明一种电力作业VR培训操作流程适应性评估方法包括以下步骤:
对可能造成电力作业VR培训操作流程适应性的评价指标进行层次上的划分,分为目标层、准则层和方案层;
根据各层中每两个元素两两比较,得到每两个元素的相对权重,根据所述相对权重构建判断矩阵;
根据所述判断矩阵计算各个元素之间的权重向量;
收集专家打分,结合所述权重得到各评价指标的信任度;
基于所述信任度,通过以危险度为导向的证据优化DS理论对各评价指标从下至上依次进行适应性计算,最终得到所述电力作业VR培训操作流程的总适应性结果。
优选地,所述根据判断矩阵计算各个元素之间的权重向量的步骤,具体包括:
优选地,所述电力作业VR培训操作流程通过3个专家对评价指标进行打分,评估时通过层次分析法分配指标权重,同时直接收集3名专家打分转化为信任度。
优选地,所述基于信任度,通过以危险度为导向的证据优化DS理论对各评价指标从下至上依次进行适应性计算,最终得到所述电力作业VR培训操作流程的总适应性结果的步骤,具体包括:
通过公式计算两个证据ei和ej之间的距离,并通过公式Dij=dij/max(dij)和Dij∈[0,1]对dij进行归一化处理,其中m(A)表示某个证据的信任度,dij为两个证据之间的距离,Dij表示对dij进行归一化后的结果,N为当前识别框架中元素的个数,t=1,...,N;
通过公式m′i(A)=β×mi(A)计算修正后的证据概率分布,其中,mi(A)表示第i个证据的信任度,m′i(A)表示第i个证据的最新信任度;
重复上述步骤计算得到最终目标层的适应性结果,即总适应性结果。
此外,为了实现上述目的,本发明还提供了一种电力作业VR培训操作流程适应性评估系统,包括以下模块:
分层模块,用于对可能造成电力作业VR培训操作流程适应性的评价指标进行层次上的划分,分为目标层、准则层和方案层;
判断矩阵构建模块,用于根据各层中每两个元素两两比较,得到每两个元素的相对权重,根据所述相对权重构建判断矩阵;
权重向量计算模块,用于根据所述判断矩阵计算各个元素之间的权重向量;
信任度计算模块,用于收集专家打分,结合所述权重向量得到各个评价指标的信任度;
总适应性计算模块,用于基于所述信任度,通过以危险度为导向的证据优化DS理论对各评价指标从下至上依次进行适应性计算,最终得到所述电力作业VR培训操作流程的总适应性结果。
优选地,所述权重向量计算模块包括以下子模块:
第三权重向量计算子模块,用于通过公式对Pi进行正规化,其中,Wi为Pi正规化的结果,则w=(W1,W2,...,Wn)T为权重向量,表示对于总目标来说,各个评价指标的权重为W1,W2,...,Wn,n为权重的个数。
优选地,在所述信任度计算模块中,所述电力作业VR培训操作流程通过3个专家对评价指标进行打分,评估时通过层次分析法分配指标权重,同时直接收集3名专家打分转化为信任度。
优选地,所述总适应性计算模块包括以下子模块:
第一总适应性计算子模块,用于通过公式两个证据ei和ej之间的距离,并通过公式Dij=dij/max(dij)和Dij∈[0,1]对dij进行归一化处理,其中m(A)表示某个证据的信任度,dij为两个证据之间的距离,Dij表示对dij进行归一化后的结果,N为当前识别框架中元素的个数,t=1,...,N;
第四总适应性计算子模块,用于通过公式m′i(A)=β×mi(A)计算修正后的证据概率分布,其中,mi(A)表示第i个证据的信任度,m′i(A)表示第i个证据的最新信任度;
重复上述模块计算得到最终目标层的适应性结果,即总适应性结果。
本发明提供的技术方案的关键点在于:
1、利用层次分析法对电力场景中的作业流程进行指标权重分配,得到作业流程指标的信任度;
2、利用以危险度为导向的证据优化DS理论对多个作业流程指标进行信息融合,得到总适应性结果。
与现有的技术比较,本发明的有益效果是:
对高压计量电力作业流程进行适应性评价,用以反映作业的规范程度,提高电力操作的可靠性,减少事故发生。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明一种电力作业VR培训操作流程适应性评估方法的流程图;
图2是本发明验电操作VR实现图;
图3是本发明四种电力作业流程示意图;
图4是本发明一种电力作业VR培训操作流程适应性评估系统的结构图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
请参考图1,图1是本发明一种电力作业VR培训操作流程适应性评估方法的流程图;
在本实施例中,本发明一种电力作业VR培训操作流程适应性评估方法包括以下步骤:
S1、对可能造成电力作业VR培训操作流程适应性的评价指标进行层次上的划分,分为目标层、准则层和方案层;
S2、根据各层中每两个元素两两比较,得到每两个元素的相对权重,根据所述相对权重构建判断矩阵;
S3、根据所述判断矩阵计算各个元素之间的权重向量,根据所述权重向量进行权重分配;
S3具体包括:
S4、收集专家打分,结合所述权重向量得到各个评价指标的信任度;
S4中,所述电力作业VR培训操作流程通过3个专家对评价指标进行打分,评估时通过层次分析法分配指标权重,同时直接收集3名专家打分转化为信任度;
S5、基于所述信任度,通过以危险度为导向的证据优化DS理论对各评价指标从下至上依次进行适应性计算,最终得到所述电力作业VR培训操作流程的总适应性结果;
S5具体包括:
通过公式两个证据ei和ej之间的距离,并通过公式Dij=dij/max(dij)和Dij∈[0,1]对dij进行归一化处理,其中m(A)表示某个证据的信任度,dij为两个证据之间的距离,Dij表示对dij进行归一化后的结果,N为当前识别框架中元素的个数,t=1,...,N;
通过公式m′i(A)=β×mi(A)计算修正后的证据概率分布,其中,mi(A)表示第i个证据的信任度,m′i(A)表示第i个证据的最新信任度;
重复上述步骤计算得到最终目标层的适应性结果,即总适应性结果。
参考图4,在本实施例中,还提供了一种电力作业VR培训操作流程适应性评估系统,包括以下模块:
分层模块1,用于对可能造成电力作业VR培训操作流程适应性的评价指标进行层次上的划分,分为目标层、准则层和方案层;
判断矩阵构建模块2,用于根据各层中每两个元素两两比较,得到每两个元素的相对权重,根据所述相对权重构建判断矩阵;
权重向量计算模块3,用于根据所述判断矩阵计算各个元素之间的权重向量;
信任度计算模块4,用于收集专家打分,结合所述权重向量得到各个评价指标的信任度;
总适应性计算模块5,用于基于所述信任度,通过以危险度为导向的证据优化DS理论对各评价指标从下至上依次进行适应性计算,最终得到所述电力作业VR培训操作流程的总适应性结果。
此外,为了验证本发明一种电力作业VR培训操作流程适应性评估方法的实施效果,下面给出了以下实施例:
本实施例以电力操作虚拟培训系统中的操作流程为例,应用电力作业VR培训操作流程适应性评估方法,比较操作流程与作业结果的综合评价适应性。本实施例首先列举了能反应两个操作流程之间差异的因素,使用树形层次结构简明清晰的划分不同层次的异构指标,并通过层次分析法完成权重分配。评估时是用以危险度为导向的证据优化DS理论分别完成定性指标中多个专家意见的融合以及定性、定量指标的向上推理,所得到的适应性可用于衡量不同的操作规程之间的差异性。
验电任务基本情况:
验电操作属于设备检查的一步,需要先进行停电操作后,再验电。本发明实施例的研究中作业对象为常见的110kV配电箱。培训时需要使用合理的作业安全工器具,验电操作时主要使用验电笔。在做好合适有效的安全防护措施后,使用验电笔对配电箱进行验电。作业工器具模型包括:绝缘手套、安全帽、验电笔、螺丝刀;作业对象为配电箱,建立作业对象模型。包括:配电箱体,配电箱内部线路模型。参考图2。
作业时使用的部分工器具展示在工具台上,具有电子示数的测试用验电笔、绝缘手套和安全防护头盔。VR电力作业中验电操作主要包含三个步骤。首先是预备操作,进入操作空间后,操作人员已经着装工服,面前是一个桌子,桌子上有安全帽、手套和试电笔三样物件。带上安全帽和手套,拿起试电笔。然后是验电开柜门操作,走向电源箱,在电柜前面停下,弯腰,取下手套,用试电笔头接触把手,操作人员的大拇指抵在验电笔尾端。如果试电笔灯亮,则出现提示“电柜带电,请处理后再开箱”。如果试电笔不亮,收起试电笔到口袋,带上手套,开柜门。最后是开关闭合操作,断开刀闸打开柜门后,将总开关闸门推上去,关柜门。
通过查阅大量电力作业标准,分析电力作业要求,以电力作业的操作逻辑性为基础,对验电作业流程进行设计,得到如下四种验电作业流程。作业流程1如图3(a)所示,所有的作业操作按照顺序作业流程进行;作业流程2如图3(b)所示,核查线路之后,验电,装设接地线,检测绝缘子等操作进行平行作业;作业流程3如图3(c)所示,该流程为缺失验电操作的顺序作业;作业流程4如图3(d)所示,该流程为验电操作与装设接地线操作先后调换的顺序作业。
基于层次分析的作业任务分析:
设操作流程中共有r个操作点,操作点N={n_1,......,n_r}。任取N中的执行体ni和nj(i,j∈[1,r]且i≠j)进行适应性评估,其中对于某层的指标,使用通配符*表示该指标权重的下标,即w*。若该指标下存在m个下级指标,则指标的权重分配为{w(*1),......,w(*m)},各指标适应性评估值为{h_(*1),...,h_(*m)}。对于任意的适应性评估值h(h∈[0,1]),h=1表示参与比较的两个指标完全相同,反之则h趋于0。树中所有叶子节点的父节点为操作流程适应性评价时最小组件,用集合C表示,C={c1,c2,......}={业务技能,作业组合,......}。对于C中使用定性方式评估的元素,通过k个专家对相关定性指标进行打分,用集合E表示参与评估的k名专家,E={e1,......,ek}。
评估时对各层中每两个元素两两比较,构建判断矩阵。根据判断矩阵计算各个元素之间的权重向量,完成评价指标的权重分配。同时收集专家,根据上述权重将打分转化为信任度,验电操作流程的信任度结果如表1所示。
表1验电操作流程部分评价指标的信任度分配
两个操作流程通过3个专家对相关定性指标进行打分,评估时通过对层次分析法分配指标权重,同时直接收集3名专家打分转化为信任度,4种作业流程的信任度结果如表2所示。
表2 4种作业流程部分评价指标的信任度分配
基于危险性为导向的证据优化DS理论进行信息融合:
表1中涉及的专家意见以及层次分析法分配的指标权重,将由基于危险度为导向的证据优化DS理论融合得到一个联合信任度。并融合专家意见得到操作流程中各个指标的评估结果。以作业部分的“核对线路”为例,计算可知该指标归一化常数K=0.51,计算过程如下:
核查线路的适应性m({A})=0.96,具体计算过程如下:
将以上结果与其他评价指标再次使用基于危险度为导向的证据优化DS理论融合得到作业流程所有元素的适应性评估结果,其他指标的适应性评估结果如表3所示。
表3其他评价指标适应性评价结果
将以上得到的层次结构中各指标的权重与操作流程中各作业评价指标信任度进行融合可以分别得到四操作流程的总适应性。
通过表3中各种元素的信任度,得到作业流程1到4的总适应性如表4所示。由表4可知,作业流程1和作业流程2对于验电作业而言是适应的,且作业流程1适应性最佳,原因可能是因为作业流程2平行作业部分在复杂电力操作中容易造成遗漏和混淆;在没有对安全柜进行验电操作就打开柜门进行其他操作是十分危险的,从流程3和流程4可看出不进行验电操作可能会导致整个作业流程无效。
表4各作业流程的总适应性
作业流程 | 流程1 | 流程2 | 流程3 | 流程4 |
总适应度 | 0.89 | 0.71 | 0 | 0 |
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (8)
1.一种电力作业VR培训操作流程适应性评估方法,其特征在于,所述电力作业VR培训操作流程适应性评估方法包括以下步骤:
对可能造成电力作业VR培训操作流程适应性的评价指标进行层次上的划分,分为目标层、准则层和方案层;
根据各层中每两个元素两两比较,得到每两个元素的相对权重,根据所述相对权重构建判断矩阵;
根据所述判断矩阵计算各个元素之间的权重向量;
收集专家打分,结合所述权重向量得到各评价指标的信任度;
基于所述信任度,通过以危险度为导向的证据优化DS理论对各评价指标从下至上依次进行适应性计算,得到所述电力作业VR培训操作流程的总适应性结果。
3.如权利要求1所述的电力作业VR培训操作流程适应性评估方法,其特征在于,所述电力作业VR培训操作流程通过3个专家对评价指标进行打分,评估时通过层次分析法分配指标权重,同时直接收集3名专家打分转化为信任度。
4.如权利要求1所述的电力作业VR培训操作流程适应性评估方法,其特征在于,所述基于信任度,通过以危险度为导向的证据优化DS理论对各评价指标从下至上依次进行适应性计算,得到所述电力作业VR培训操作流程的总适应性结果的步骤,具体包括:
通过公式计算两个证据ei和ej之间的距离,并通过公式Dij=dij/max(dij)和Dij∈[0,1]对dij进行归一化处理,其中m(A)表示某个证据的信任度,dij为两个证据之间的距离,Dij表示对dij进行归一化后的结果,N为当前识别框架中元素的个数,t=1,...,N;
通过公式m′i(A)=β×mi(A)计算修正后的证据概率分布,其中,mi(A)表示第i个证据的信任度,m′i(A)表示第i个证据的最新信任度;
重复上述步骤计算得到最终目标层的适应性结果,即总适应性结果。
5.一种电力作业VR培训操作流程适应性评估系统,其特征在于,所述电力作业VR培训操作流程适应性评估系统包括以下模块:
分层模块,用于对可能造成电力作业VR培训操作流程适应性的评价指标进行层次上的划分,分为目标层、准则层和方案层;
判断矩阵构建模块,用于根据各层中每两个元素两两比较,得到每两个元素的相对权重,根据所述相对权重构建判断矩阵;
权重向量计算模块,用于根据所述判断矩阵计算各个元素之间的权重向量;
信任度计算模块,用于收集专家打分,结合所述权重向量得到各个评价指标的信任度;
总适应性计算模块,用于基于所述信任度,通过以危险度为导向的证据优化DS理论对各评价指标从下至上依次进行适应性计算,得到所述电力作业VR培训操作流程的总适应性结果。
7.如权利要求5所述的电力作业VR培训操作流程适应性评估系统,其特征在于,所述信任度计算模块中,所述电力作业VR培训操作流程通过3个专家对评价指标进行打分,评估时通过层次分析法分配指标权重,同时直接收集3名专家打分转化为信任度。
8.如权利要求5所述的电力作业VR培训操作流程适应性评估系统,其特征在于,所述总适应性计算模块包括以下子模块:
第一总适应性计算子模块,用于通过公式两个证据ei和ej之间的距离,并通过公式Dij=dij/max(dij)和Dij∈[0,1]对dij进行归一化处理,其中m(A)表示某个证据的信任度,dij为两个证据之间的距离,Dij表示对dij进行归一化后的结果,N为当前识别框架中元素的个数,t=1,...,N;
第四总适应性计算子模块,用于通过公式m′i(A)=β×mi(A)计算修正后的证据概率分布,其中,mi(A)表示第i个证据的信任度,m′i(A)表示第i个证据的最新信任度;
重复上述模块计算得到最终目标层的适应性结果,即总适应性结果。
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