【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及港口安全生产，尤其涉及一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法及系统。
技术介绍
1、随着港口从建设阶段转入维护阶段，维修频率大大增加，高风险作业频率极高，对参与港口安全生产各作业环节中的违规行为和安全风险缺乏新技术支撑的智能分析和研判。特别是在港口安全生产作业监管环节中，非现场执法技术支撑手段不足，作业环节中涉及的各类参与主体和关键环节风险难以甄别，作业区域内的人为因素管理难度大，作业规范化管理有待提升。以动火作业为代表的高风险作业是港口安全领域事故最易发的环节，具有高危、高频的特征。据统计，近五年港口领域发生的生产安全事故中，90%以上的事故与动火等特殊高风险作业有关。
2、目前市场上已有一些针对可燃有毒气体的预警技术，这些技术主要侧重于信号处理和分析以实现预警。现有技术中的信号处理方法往往采用固定的小波函数或其他固定的信号处理算法，而不同信号的特性差异很大，这使得单一的处理方法难以满足所有信号的最佳处理需求，也无法充分捕捉到信号中的关键特征，导致预警系统的准确性和可靠性受到影响，由于信号处理和分析方法的局限性，现有技术中的预警系统可能无法及时准确地识别和预警可燃有毒气体的异常情况。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法及系统，以实现精准预警。
2、本专利技术提供了一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，包括：
3、步骤s1，获取港口作业区域内可燃有毒气体的数字
4、步骤s2，对数字信号进行预处理，得到预处理数字信号；所述预处理包括：数字信号去噪和剔除无效数字信号；
5、其中，数字信号去噪，具体包括以下步骤：
6、步骤s21，根据气体浓度变化频率，将数字信号划分为高频信号和低频信号；
7、步骤s22，获取候选的小波函数，将所有候选的小波函数组合成数据库；
8、步骤s23，根据高频信号和低频信号定义评估指标，根据评估指标构建综合评估函数；
9、步骤s24，遍历数据库中的每个小波函数，对高频信号和低频信号分别进行小波变化并计算评估指标，根据综合评估函数选择最优的小波函数；最优小波函数包括高频最优小波函数和低频最优小波函数；
10、步骤s25，利用高频最优小波函数对高频信号进行去噪，得到去噪后的高频信号；利用低频最优小波函数对低频信号进行去噪，得到去噪后的低频信号；
11、步骤s3，对预处理数字信号进行分析并得到分析结果，根据分析结果实施预警机制。
12、进一步地，获取港口作业区域内可燃有毒气体的数字信号，具体包括以下步骤：
13、步骤s11，利用气体传感阵列实时监测港口作业区域内可燃有毒气体的浓度；
14、步骤s12，通过数据传感器获取气体传感阵列监测得到的原始电信号；
15、步骤s13，将所述原始电信号转换为数字信号。
16、进一步地，所述评估指标包括：信号重构误差、特征区分度、信噪比。
17、进一步地，所述综合评估函数为：
18、；
19、式中，g代表综合评估函数，e代表信号重构误差，代表信号重构误差的权重，d代表特征区分度，代表特征区分度的权重，s代表信噪比，代表信噪比的权重。
20、进一步地，所述综合评估函数中的信号重构误差、特征区分度、信噪比的权重获取，具体包括以下步骤：
21、步骤s241，构建权重预测模型；
22、步骤s242，根据去噪后的高频信号、低频信号，获取训练集，对权重预测模型进行训练，获得训练完毕的权重预测模型；
23、步骤s243，将待预测数字信号的信噪比、复杂度、稳定性，输入至训练完毕的权重预测模型，输出信号重构误差、特征区分度、信噪比的权重。
24、进一步地，获取历史数字信号，从历史数字信号的高频信号和低频信号中，分别选取2/5高频信号和2/5低频信号，并对每个高频信号和低频信号计算信噪比、复杂度、稳定性；
25、为每个高频信号和低频信号的信噪比、复杂度、稳定性定义初始权重；
26、将历史数字信号中的每个高频信号和低频信号，高频信号和低频信号对应的信噪比、复杂度、稳定性，以及历史数字信号中标定的高频信号和低频信号对应的信噪比权重、复杂度权重、稳定性权重，每个高频信号和低频信号的信噪比初始权重、复杂度初始权重、稳定性初始权重，作为训练集。
27、进一步地，复杂度的计算过程为：根据高频信号和低频信号，获取高频信号和低频信号的信号长度、峰值数量、能量分布、频率，对复杂度进行计算。
28、进一步地，稳定性的计算过程为：根据高频信号和低频信号，获取高频信号和低频信号的方差、均值、瞬时变化率，对稳定性进行计算。
29、本专利技术还提供一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警系统，用于执行上述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，包括以下模块：
30、数字信号获取模块：用于获取港口作业区域内可燃有毒气体的数字信号；
31、预处理模块：与数字信号获取模块连接，用于对数字信号进行预处理，得到预处理数字信号；
32、预警模块：与预处理模块连接，用于对预处理数字信号进行分析并得到分析结果，根据分析结果实施预警机制。
33、本专利技术实施例具有以下技术效果：
34、1、本专利技术首先通过对数字信号进行分类，针对每一类数字信号定义评估指标，基于评估指标设置综合评估函数，最后根据综合评估函数选择最优小波函数，使得不同类型的数字信号选择对应的最优小波函数进行去噪处理，能够针对指定数字信号进行独立处理，以满足信号处理的最佳处理需求，充分捕捉到信号的关键特征，提高预警的准确性和可靠性。
35、2、本专利技术通过同时考虑信号重构误差、特征区分度、信噪比这三个评估指标，设置综合评估函数来全面评估数字信号处理的效果，在不同的信号条件下保持稳定的性能表现，确保信号处理的结果既保留了原始信号的重要特征，又具有较高的信噪比，同时还减少了信号重构误差。这种综合评估方法可以更客观、全面地评估信号处理的效果，有助于提高预警系统的性能。
36、3、本专利技术将信噪比、复杂度、稳定性作为训练集，模型可以学习到不同信号条件下最优的权重组合，以实现最佳的信号处理效果，保证基于综合评估函数得到的最优小波函数会更加精准，为后续的可燃有毒气体异常情况的识别奠定基础，提高了预警精度。
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1.一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，获取港口作业区域内可燃有毒气体的数字信号，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，所述评估指标包括：信号重构误差、特征区分度、信噪比。
4.根据权利要求3所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，所述综合评估函数为：
5.根据权利要求4所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，所述综合评估函数中的信号重构误差、特征区分度、信噪比的权重获取，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，获取历史数字信号，从历史数字信号的高频信号和低频信号中，分别选取2/5高频信号和2/5低频信号，并对每个高频信号和低频信号计算信噪比、复杂度、稳定性；
7.根据权利要求5所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，稳定性的计算过程为：根据高频信号和低频信号，获取高频信号和低频信号的方差、均值、瞬时变化率，对稳定性进行计算。
9.一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警系统，用于执行上述权利要求1-8任一项所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，包括以下模块：
...【技术特征摘要】
1.一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，获取港口作业区域内可燃有毒气体的数字信号，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，所述评估指标包括：信号重构误差、特征区分度、信噪比。
4.根据权利要求3所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，所述综合评估函数为：
5.根据权利要求4所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在于，所述综合评估函数中的信号重构误差、特征区分度、信噪比的权重获取，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种用于港口安全生产的可燃有毒气体预警方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文嘉，毕金强，鲍可馨，王瑞玺，张智鹏，白雪纯，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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