(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210887263.3 (22)申请日 2022.07.26 (71)申请人 南京工业大 学 地址 211816 江苏省南京市江北新区浦珠 南路30号 (72)发明人 蔡云竹　邓文琴　徐金俊　 (74)专利代理 机构 南京业腾知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32321 专利代理师 徐莉娟 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于 Kriging的输电塔结构风灾易损性 建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于Kriging的输电塔结 构风灾易损性建模方法， 包括以风场平均强度、 风向角和输电线路跨度为基本参变量， 以塔 ‑线 结构设计风荷载计算方法为依据， 结合Kriging 等代技术与大数据分析算法， 求解输电塔结构抗 风能力面， 构建了输电塔抗风能力面的自适应等 代建模过程， 在此基础上， 利用蒙特卡洛模拟， 开 展输电塔风致易损性计算， 建立了输电塔结构失 效概率关于风速、 风向角和水平档距的四维易损 模型， 实现风场时空变化与输电线路 空间分布联 合影响下输电塔结构的高维易损性计算及评估。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115099066 A 2022.09.23 CN 115099066 A 1.一种基于Krigi ng的输电塔结构风 灾易损性建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 将输电塔抗风极限承载力表示为关于风场平均强度、 风向角和线路水平档距的函 数， 提出输电塔抗 风能力面； S2、 以抗风能力面为对象， 明确输入参数概率分布， 生成n0个初始观测点和相应观测结 果， 构建输电塔抗 风能力面 等代模型的初始实验集： Z＝Z0＝[X0 Y0] 其中n0为点集规模， X0为初始观测点集， Y0为初始观测结果； S3、 基于实验集， 引入一阶多项式回归函数和抛物线式相关函数， 构建输电塔抗风能面 的Kriging等代模型； S4、 在输入参数变化域内进行全局采点， 运用构建的Kriging等代模型预测输出量， 即 塔结构极限风速对数值， 并计算预测误差方差， 采用接受 ‑拒绝采样技术， 生成补充点集 X**， 使得补充点 集X**服从以预测误差方差为 概率密度的分布； S5、 结合二分K ‑means算法与迭代自组织数据分析算法， 对补充点集进行聚类、 分裂和 降维， 进而生成优化补点 集Z**＝[X**Y**]， 其中X**为补充观测点 集， Y**为补充观测结果； S6、 验证输电塔抗 风能力面Krigi ng等代模型的有效性； S7、 判断等代模型精度及拟合结果是否合理， 若不合理， 则通过引入补点集Z**， 扩充实 验集： Z'＝[Z； Z**]， 形成新的实验集， 并返回步骤S3中， 直至模型精度及拟合结果 合理； S8、 构建输电塔抗 风能力面的最终Krigi ng等代模型； S9、 结合蒙特卡洛模拟方法， 开展输电塔风致易损性计算， 生成输电塔风致失效概率关 于风场平均强度、 风向角和水平档距的四维易损模型。 2.根据权利 要求1所述的一种基于Kriging的输电塔结构风灾易损性建模方法， 其特征 在于： 所述输入参数包括能力面参变量、 竖向风剖面参数、 结构不确定性参数以及结构确定 性参数。 3.根据权利 要求2所述的一种基于Kriging的输电塔结构风灾易损性建模方法， 其特征 在于： 所述能力面参变量包括风向角和水平档距， 且两参变量服从基于取值区间的均匀分 布。 4.根据权利 要求1所述的一种基于Kriging的输电塔结构风灾易损性建模方法， 其特征 在于， 所述 步骤S5中的验证方法， 包括以下步骤： a、 采用横向验证技术， 在每个循环下的实验集中随机抽取1个点作为验证点， 设实验点 规模为N， 剩下N ‑1个点作为观测点构建Kriging模型， 进而计算关于验证点的预测误差， 随 机抽取N次， 统计获得衡量Kriging模型整体精度的决定系数和平均百分误差， 验证模型整 体精度； b、 将补点集视为验证集， 选取均方根误差和平均绝对误差来检验Kriging模型的局部 精度； c、 依据能力面参变量取值区间， 均匀选取一定数量的能力面检验点， 并依据结构参数 概率分布随机生成不确定性特征预测点集， 再使用当下循环步构建的Kr iging模型， 预测各 个能力面检验点在不确定性特征预测点集下 的极限承载力值； 然后， 统计各检验点的极限 承载力均值和标准差， 并计算其相对于上一个循环步的变化率， 以检验点极限承载能力均 值和标准差的变化率作为模型校验指标， 验证等代模型 的有效性， 并考查模型拟合结果正权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099066 A 2确与否。 5.根据权利 要求4所述的一种基于Kriging的输电塔结构风灾易损性建模方法， 其特征 在于： 所述步骤a中， 若所述决定系数值小于0.99或平均百分误差大于0.02， 将优化点集并 入实验集， 形成新的实验点 集， 并返回步骤S3中， 否则进入步骤b中。 6.根据权利 要求5所述的一种基于Kriging的输电塔结构风灾易损性建模方法， 其特征 在于： 所述步骤b中， 对比各循环下 的误差值， 查看均方根误差和平均绝对误差是否 收敛或 趋于稳定， 若是， 进入步骤c中， 否则将优化点集并入实验集， 形成新的实验点集， 返回步骤 S3中。 7.根据权利 要求6所述的一种基于Kriging的输电塔结构风灾易损性建模方法， 其特征 在于： 所述步骤c中， 查看检验点极限风速均值和标准差的最值和平均值的变化率是否收敛 或趋于稳定， 若是， 进入S7中， 否则将优化 点集并入实验集， 形成新的实验点 集， 返回S3中。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099066 A 3