基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析方法及系统

技术领域

本发明涉及公路养护技术领域，具体是涉及基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析方法及系统。

背景技术

在逐年累月的积累下，高速公路的数据越来越多，技术的更新使养护工作者能检测到更多不同类型的数据，对养护决策提出了新的课题和挑战，传统仅依靠人力进行数据管理及决策的方式出现检测异常的频率增加，且效率不高，养护工作者常常不能及时了解路面性能的异常情况从而分析原因，已逐渐无法满足日常工作及管理的要求。同时，传统的高速公路路面养护通常只考虑路面性能指标的影响，对交通量数据、历史养护数据的挖掘及应用远远不够，具有一定的片面性，这就导致养护规划与养护实际需求不相符。

目前的公路养护决策分析方法存在着无法准确的将公路数据和公路养护数据关联起来，无法准确反映公路状况和公路养护之间的关系，无法充分对公路养护方案进行规划，造成了资源的浪费和无法及时对公路进行养护，无法对公路养护方案进行准确评估，无法对公路养护方案的风险进行准确评估的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，提供基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析方法及系统，本技术方案解决了上述背景技术中提出的无法准确的将公路数据和公路养护数据关联起来，无法准确反应公路状况和公路养护之间的关系，无法充分对公路养护方案进行规划，造成了资源的浪费和无法及时对公路进行养护，无法对公路养护方案进行准确评估，无法对公路养护方案的风险进行准确评估的问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析方法，包括：

获取公路检测数据，所述公路检测数据包括公路状况数据、公路流量信息和公路路段信息；

获取公路养护历史数据，所述公路养护历史数据包括公路养护历史记录信息和公路养护成本信息；

根据公路检测数据和公路养护历史数据，获取公路养护数据关系初始图谱；

根据公路检测数据，基于公路养护需求和可行性，获取公路养护规划信息；

基于实际评估需求，获取养护评估准则信息；

根据公路养护数据关系初始图谱、公路养护规划信息和养护评估准则信息，获取公路养护数据关系图谱；

根据公路养护数据关系图谱，获取公路养护评估指数；

根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选，获取公路养护方案信息；

根据公路养护方案信息，获取公路养护风险评估数据；

基于公路养护风险评估数据，对公路养护方案进行调整，获取公路养护最优方案信息。

优选的，所述根据公路检测数据和公路养护历史数据，获取公路养护数据关系初始图谱，具体包括：

根据公路检测数据和公路养护历史数据，获取公路检测数据均值和公路养护历史数据均值；

根据公路检测数据均值和公路养护历史数据均值，对公路检测数据和公路养护历史数据中的数据缺失处进行补充，获取公路检测补充数据和公路养护历史补充数据；

基于公路养护知识和检测方式，判断公路检测补充数据和公路养护历史补充数据中是否存在异常数据；

对所述异常数据进行剔除，获取公路检测修正数据和公路养护历史修正数据；

基于数据格式归一化，对公路检测修正数据和公路养护历史修正数据进行数据格式转换，获取公路检测数据库和公路养护历史数据库；

根据公路检测数据库和公路养护历史数据库，基于数据标准，获取公路检测标准数据和公路养护历史标准数据；

根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，基于公路养护数据的特点和需求，获取数据关系信息；

根据公路检测标准数据、公路养护历史标准数据和数据关系信息，基于图数据库，获取公路养护数据关系初始图谱。

优选的，所述根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，基于公路养护数据的特点和需求，获取数据关系信息，具体包括：

根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，获取数据关系图谱节点信息，所述数据关系图谱节点信息包括公路路段信息、公路状况数据、公路养护历史记录信息和公路养护成本信息；

根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，基于Stanford NER命名实体识别，获取公路检测命名实体识别信息和公路养护命名实体识别信息；

根据公路检测命名实体识别信息和公路养护命名实体识别信息，基于NLP自然语言处理，获取命名实体关系信息；

将公路检测命名实体识别信息和公路养护命名实体识别信息与数据关系图谱节点信息进行匹配，基于命名实体关系信息，获取数据关系信息。

优选的，所述根据公路养护数据关系初始图谱、公路养护规划信息和养护评估准则信息，获取公路养护数据关系图谱，具体包括：

根据公路养护规划信息，获取公路养护规划节点信息；

根据公路养护规划节点信息，获取公路养护规划关系信息；

根据公路养护规划节点信息和公路养护规划关系信息，将公路养护规划信息并入公路养护数据关系初始图谱，获取公路养护数据关系次级图谱；

根据养护评估准则信息，获取养护评估属性信息；

根据公路养护数据关系次级图谱，获取公路养护数据关系次级图谱节点信息；

根据养护评估属性信息和公路养护数据关系次级图谱节点信息，基于节点属性匹配，获取公路养护数据关系图谱。

优选的，所述根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选，获取公路养护方案信息，具体包括：

根据公路养护数据关系图谱，基于养护评估准则信息，获取不同准则下的公路养护规划评估指数；

根据养护评估准则信息，基于公路养护定量分析和定性判断，获取养护评估准则权重信息；

基于养护评估准则权重信息，获取公路养护评估指数；

根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选；

其中，公路养护评估指数的计算公式为：

式中，/>

优选的，所述基于公路养护风险评估数据，对公路养护方案进行调整，获取公路养护最优方案信息，具体包括：

根据公路养护数据关系图谱，对公路养护方案进行风险评估，获取公路养护风险评估数据；

基于公路养护需求，获取公路养护风险评估阈值；

根据公路养护风险评估数据和公路养护风险评估阈值，判断公路养护风险评估数据是否超出公路养护风险评估阈值，若否，则对公路养护风险评估数据进行记录，若是，则根据公路养护风险评估数据，获取公路养护风险应对策略信息；

根据公路养护风险应对策略信息和公路养护方案信息，获取公路养护最优方案信息；

其中，公路养护风险评估模型为：

式中，R为公路养护风险评估指数，/>

进一步的，提出基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析系统，用于实现如上述的决策分析方法，包括：

主控制模块，所述主控制模块用于根据公路检测数据，获取公路养护规划信息，基于实际评估需求，获取养护评估准则信息，根据公路养护数据关系图谱，获取公路养护评估指数，根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选，获取公路养护方案信息，基于公路养护风险评估数据，对公路养护方案进行调整，获取公路养护最优方案信息；

信息获取模块，所述信息获取模块用于获取单元用于获取公路检测数据、公路状况数据、公路流量信息、公路路段信息、公路养护历史数据、公路养护历史记录信息和公路养护成本信息，并对数据进行数据处理；

图谱构建模块，所述图谱构建模块用于根据公路检测数据和公路养护历史数据，获取公路养护数据关系初始图谱，根据公路养护数据关系初始图谱、公路养护规划信息和养护评估准则信息，获取公路养护数据关系图谱；

显示模块，所述显示模块用于显示公路养护数据关系图谱、公路养护评估指数、公路养护风险评估数据和公路养护最优方案信息。

可选的，所述主控制模块，具体包括：

控制单元，所述控制单元用于根据公路检测数据，获取公路养护规划信息，基于实际评估需求，获取养护评估准则信息，根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选，获取公路养护方案信息，根据公路养护风险评估数据和公路养护风险评估阈值，判断公路养护风险评估数据是否超出公路养护风险评估阈值，基于公路养护风险评估数据，对公路养护方案进行调整，获取公路养护最优方案信息；

信息接收单元，所述信息接收单元与信息获取模块和图谱构建模块交互，用于获取数据和数据关系图谱，并传输至评估单元；

评估单元，所述评估单元用于根据公路养护数据关系图谱，基于养护评估准则信息，获取不同准则下的公路养护规划评估指数，根据养护评估准则信息，基于公路养护定量分析和定性判断，获取养护评估准则权重信息，基于养护评估准则权重信息，获取公路养护评估指数，根据公路养护数据关系图谱，对公路养护方案进行风险评估，获取公路养护风险评估数据。

可选的，所述信息获取模块，具体包括：

信息获取单元，所述信息获取单元用于获取公路检测数据、公路状况数据、公路流量信息、公路路段信息、公路养护历史数据、公路养护历史记录信息和公路养护成本信息；

信息处理单元，所述信息处理单元用于根据公路检测数据和公路养护历史数据，获取公路检测数据均值和公路养护历史数据均值，根据公路检测数据均值和公路养护历史数据均值，对公路检测数据和公路养护历史数据中的数据缺失处进行补充，获取公路检测补充数据和公路养护历史补充数据，判断公路检测补充数据和公路养护历史补充数据中是否存在异常数据，对所述异常数据进行剔除，获取公路检测修正数据和公路养护历史修正数据，根据公路检测数据库和公路养护历史数据库，基于数据标准，获取公路检测标准数据和公路养护历史标准数据。

可选的，所述图谱构建模块，具体包括：

初始构建单元，所述初始构建单元用于根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，基于公路养护数据的特点和需求，获取数据关系信息，根据公路检测标准数据、公路养护历史标准数据和数据关系信息，基于图数据库，获取公路养护数据关系初始图谱；

构建单元，所述构建单元用于根据公路养护规划信息，获取公路养护规划节点信息，根据公路养护规划节点信息，获取公路养护规划关系信息，根据公路养护规划节点信息和公路养护规划关系信息，将公路养护规划信息并入公路养护数据关系初始图谱，获取公路养护数据关系次级图谱，根据养护评估属性信息和公路养护数据关系次级图谱节点信息，基于节点属性匹配，获取公路养护数据关系图谱。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提出基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析方法及系统，通过构建公路养护数据关系初始图谱，实现对公路养护的准确分析，通过对公路养护规划进行评估，充分实现了资源的高效利用，及时对公路进行养护，延长了公路的使用寿命，通过对公路养护方案进行风险评估，对于风险过高的环节，制定相应的管理和应对策略，避免对公路养护方案造成影响，导致公路的使用受限。

附图说明

图1为本发明提出的基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析方法流程图；

图2为本发明中公路养护数据关系初始图谱构建流程图；

图3为本发明中公路养护数据关系图谱构建流程图；

图4为本发明提出的基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析系统结构框图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图1-图3所示，本发明实施例中的基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析方法，包括：

获取公路检测数据，所述公路检测数据包括公路状况数据、公路流量信息和公路路段信息；

获取公路养护历史数据，所述公路养护历史数据包括公路养护历史记录信息和公路养护成本信息；

根据公路检测数据和公路养护历史数据，获取公路养护数据关系初始图谱；

具体而言，通过对公路检测数据和公路养护历史数据进行数据处理和图谱构建，获取公路养护数据关系初始图谱，具体包括：

根据公路检测数据和公路养护历史数据，获取公路检测数据均值和公路养护历史数据均值；

根据公路检测数据均值和公路养护历史数据均值，对公路检测数据和公路养护历史数据中的数据缺失处进行补充，获取公路检测补充数据和公路养护历史补充数据；

基于公路养护知识和检测方式，判断公路检测补充数据和公路养护历史补充数据中是否存在异常数据；

对所述异常数据进行剔除，获取公路检测修正数据和公路养护历史修正数据；

基于数据格式归一化，对公路检测修正数据和公路养护历史修正数据进行数据格式转换，获取公路检测数据库和公路养护历史数据库；

根据公路检测数据库和公路养护历史数据库，基于数据标准，获取公路检测标准数据和公路养护历史标准数据；

根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，基于公路养护数据的特点和需求，获取数据关系信息；

根据公路检测标准数据、公路养护历史标准数据和数据关系信息，基于图数据库，获取公路养护数据关系初始图谱。

具体地，根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，基于公路养护数据的特点和需求，获取数据关系信息，具体包括：

根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，获取数据关系图谱节点信息，所述数据关系图谱节点信息包括公路路段信息、公路状况数据、公路养护历史记录信息和公路养护成本信息；

根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，基于Stanford NER命名实体识别，获取公路检测命名实体识别信息和公路养护命名实体识别信息；

根据公路检测命名实体识别信息和公路养护命名实体识别信息，基于NLP自然语言处理，获取命名实体关系信息；

将公路检测命名实体识别信息和公路养护命名实体识别信息与数据关系图谱节点信息进行匹配，基于命名实体关系信息，获取数据关系信息。

本方案中，通过Stanford NER命名实体识别，对公路检测标准数据和公路养护历史标准数据进行命名实体识别，通过NLP自然语言处理，获取命名实体关系信息，而命名实体与数据关系图谱节点信息对应，将相关节点进行匹配，获取数据关系信息，再以数据关系图谱节点信息和数据关系信息，基于图数据库，构建公路养护数据关系初始图谱，通过数据关系图谱，准确反映数据之间的关系。

根据公路检测数据，基于公路养护需求和可行性，获取公路养护规划信息；

基于实际评估需求，获取养护评估准则信息；

根据公路养护数据关系初始图谱、公路养护规划信息和养护评估准则信息，获取公路养护数据关系图谱；

具体而言，通过对公路养护规划信息和养护评估准则信息进行分析，获取公路养护数据关系图谱，具体包括：

根据公路养护规划信息，获取公路养护规划节点信息；

根据公路养护规划节点信息，获取公路养护规划关系信息；

根据公路养护规划节点信息和公路养护规划关系信息，将公路养护规划信息并入公路养护数据关系初始图谱，获取公路养护数据关系次级图谱；

根据养护评估准则信息，获取养护评估属性信息；

根据公路养护数据关系次级图谱，获取公路养护数据关系次级图谱节点信息；

根据养护评估属性信息和公路养护数据关系次级图谱节点信息，基于节点属性匹配，获取公路养护数据关系图谱。

其中，公路养护规划信息包括多种不同的养护策略信息、养护方法信息和时间计划信息，养护评估准则信息包括道路状况改善程度、成本效益、工期要求和交通流畅度等，通过养护需求和可行性，生成不同的公路养护选项，每个选项都可以作为一个节点添加到数据关系图谱中，每个准则可以作为一个属性添加到相应的节点上；

本方案中，通过对公路养护路段进行分析，生成不同的养护选项，通过数据关系图谱中的信息，进行养护选项的评估和比较，计算各个选项在不同准则下的评估指数，再通过定量分析和定性判断，考虑各个准则的重要性权重，对养护规划进行综合分析，便于对公路养护规划进行准确评估。

根据公路养护数据关系图谱，获取公路养护评估指数；

根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选，获取公路养护方案信息；

具体而言，通过公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选，具体包括：

根据公路养护数据关系图谱，基于养护评估准则信息，获取不同准则下的公路养护规划评估指数；

根据养护评估准则信息，基于公路养护定量分析和定性判断，获取养护评估准则权重信息；

基于养护评估准则权重信息，获取公路养护评估指数；

根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选；

其中，公路养护评估指数的计算公式为：

式中，/>

本方案中，通过公路养护数据关系图谱，基于养护评估准则信息，获取不同准则下的公路养护规划评估指数，基于养护评估准则权重信息，获取公路养护评估指数，根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选，更加准确地评估公路养护规划，决策出效率最高的公路养护规划。

根据公路养护方案信息，获取公路养护风险评估数据；

基于公路养护风险评估数据，对公路养护方案进行调整，获取公路养护最优方案信息。

具体而言，通过对公路养护方案进行风险评估，判断是否需要设置备用方案，具体包括：

根据公路养护数据关系图谱，对公路养护方案进行风险评估，获取公路养护风险评估数据；

基于公路养护需求，获取公路养护风险评估阈值；

根据公路养护风险评估数据和公路养护风险评估阈值，判断公路养护风险评估数据是否超出公路养护风险评估阈值，若否，则对公路养护风险评估数据进行记录，若是，则根据公路养护风险评估数据，获取公路养护风险应对策略信息；

根据公路养护风险应对策略信息和公路养护方案信息，获取公路养护最优方案信息；

其中，公路养护风险评估模型为：

式中，R为公路养护风险评估指数，/>

本方案中，通过根据公路养护数据关系图谱，对公路养护方案进行风险评估，获取公路养护风险评估数据，根据公路养护风险评估数据和公路养护风险评估阈值，判断公路养护风险评估数据是否超出公路养护风险评估阈值，根据公路养护风险评估数据，获取公路养护风险应对策略信息，对风险和不确定性的全面考虑，可以降低决策的风险，避免资源的浪费和成本的增加。

参照图4所示，进一步的，结合上述基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析方法，提出了基于数据关系图谱技术的公路养护决策分析系统，包括：

主控制模块，所述主控制模块用于根据公路检测数据，获取公路养护规划信息，基于实际评估需求，获取养护评估准则信息，根据公路养护数据关系图谱，获取公路养护评估指数，根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选，获取公路养护方案信息，基于公路养护风险评估数据，对公路养护方案进行调整，获取公路养护最优方案信息；

信息获取模块，所述信息获取模块用于获取单元用于获取公路检测数据、公路状况数据、公路流量信息、公路路段信息、公路养护历史数据、公路养护历史记录信息和公路养护成本信息，并对数据进行数据处理；

图谱构建模块，所述图谱构建模块用于根据公路检测数据和公路养护历史数据，获取公路养护数据关系初始图谱，根据公路养护数据关系初始图谱、公路养护规划信息和养护评估准则信息，获取公路养护数据关系图谱；

显示模块，所述显示模块用于显示公路养护数据关系图谱、公路养护评估指数、公路养护风险评估数据和公路养护最优方案信息。

主控制模块，具体包括：

控制单元，所述控制单元用于根据公路检测数据，获取公路养护规划信息，基于实际评估需求，获取养护评估准则信息，根据公路养护评估指数，对公路养护规划信息进行筛选，获取公路养护方案信息，根据公路养护风险评估数据和公路养护风险评估阈值，判断公路养护风险评估数据是否超出公路养护风险评估阈值，基于公路养护风险评估数据，对公路养护方案进行调整，获取公路养护最优方案信息；

信息接收单元，所述信息接收单元与信息获取模块和图谱构建模块交互，用于获取数据和数据关系图谱，并传输至评估单元；

评估单元，所述评估单元用于根据公路养护数据关系图谱，基于养护评估准则信息，获取不同准则下的公路养护规划评估指数，根据养护评估准则信息，基于公路养护定量分析和定性判断，获取养护评估准则权重信息，基于养护评估准则权重信息，获取公路养护评估指数，根据公路养护数据关系图谱，对公路养护方案进行风险评估，获取公路养护风险评估数据。

信息获取模块，具体包括：

信息获取单元，所述信息获取单元用于获取公路检测数据、公路状况数据、公路流量信息、公路路段信息、公路养护历史数据、公路养护历史记录信息和公路养护成本信息；

信息处理单元，所述信息处理单元用于根据公路检测数据和公路养护历史数据，获取公路检测数据均值和公路养护历史数据均值，根据公路检测数据均值和公路养护历史数据均值，对公路检测数据和公路养护历史数据中的数据缺失处进行补充，获取公路检测补充数据和公路养护历史补充数据，判断公路检测补充数据和公路养护历史补充数据中是否存在异常数据，对所述异常数据进行剔除，获取公路检测修正数据和公路养护历史修正数据，根据公路检测数据库和公路养护历史数据库，基于数据标准，获取公路检测标准数据和公路养护历史标准数据。

图谱构建模块，具体包括：

初始构建单元，所述初始构建单元用于根据公路检测标准数据和公路养护历史标准数据，基于公路养护数据的特点和需求，获取数据关系信息，根据公路检测标准数据、公路养护历史标准数据和数据关系信息，基于图数据库，获取公路养护数据关系初始图谱；

构建单元，所述构建单元用于根据公路养护规划信息，获取公路养护规划节点信息，根据公路养护规划节点信息，获取公路养护规划关系信息，根据公路养护规划节点信息和公路养护规划关系信息，将公路养护规划信息并入公路养护数据关系初始图谱，获取公路养护数据关系次级图谱，根据养护评估属性信息和公路养护数据关系次级图谱节点信息，基于节点属性匹配，获取公路养护数据关系图谱。

综上所述，本发明的优点在于：通过公路检测数据和公路养护历史数据，构建公路养护数据关系初始图谱，实现对公路养护的准确分析，将各种相关数据整合到一个统一的平台中，更好地理解公路养护问题的复杂性和综合性，通过对公路养护规划进行评估，充分实现了资源的高效利用，及时对公路进行养护，延长了公路的使用寿命，通过对公路养护方案进行风险评估，对于风险过高的环节，制定相应的管理和应对策略，避免对公路养护方案造成影响，导致公路的使用受限。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。