[發明專利]一種基于監測數據多屬性特征融合的管道狀態識別方法

有效

• 申請號: 201910198288.0
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN110046651B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 姜洪權;高建民;夏鋒社;高智勇;王榮喜;周濤;劉東程
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種基于監測數據多屬性特征融合的管道狀態識別方法，基于管道狀態監測數據構建狀態識別框架，使得框架內包括正常、堵塞和泄漏狀態模式，基于狀態識別框架包含的狀態模式，提取管道運行狀態的數據特征；采用綜合敏感性與波動性的評價指標對上述數據特征進行選擇，將獲得的特征作為狀態識別框架的證據體，按照對管道待識別狀態數據進行處理，獲得管道待識別狀態數據的對應證據體，獲取證據體的基本概率值，利用D?S證據理論合成規則，對當前狀態的所有證據信息進行融合分析，確定當前狀態屬于識別框架中的類型，實現對管道運行狀態的識別與判斷。本發明提出了具有指導意義管道運行狀態識別技術，對于提高技術人員對管道運行狀態決策與判斷的準確性有重要意義。

技術領域

本發明屬于管道運行狀態識別技術領域，具體涉及一種基于監測數據多屬性特征融合的管道狀態識別方法。

背景技術

管道是用于輸送液體、氣體等物質的單元部件，是現代工業生產系統的重要組成部分，廣泛應用于石油、化工、水利等復雜生產系統中；同時，管道也是壓力容器、鍋爐等特種設備的重要組成部分。由于管道通常輸送是易燃、易爆、有毒的介質，且受承載載荷應力、輸送介質侵蝕、零部件老化等因素影響，易發生泄漏、堵塞等故障，往往會造成的重大的人員財產損失。因此，如何利用管道服役過程中狀態監測數據，實現微小泄漏、堵塞等故障的識別與發現，對保證復雜工業生產系統安全可靠運行具有重要意義。

目前對管道故障分析及識別研究主要是基于管道運行機理的方法與實驗仿真，建立管道狀態檢測模型，對管道的運行狀態進行分析。但是該方法受制于對管道系統運行機制的準確性和詳細程度，受制于經驗知識、建模知識的限制，缺乏對積累的大量蘊含管道運行狀態及故障模式數據有效利用；同時，管道故障發生過程是微小、漸變過程，如何有效故障模式的特征信息提取，如何評價與選擇表征管道運行狀態的優質特征，進行信息融合分析已成為需要解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于監測數據多屬性特征融合的管道狀態識別方法，實現對管道運行狀態的識別與判斷。

本發明采用以下技術方案：

一種基于監測數據多屬性特征融合的管道狀態識別方法，基于管道狀態監測數據構建狀態識別框架，使得框架內包括正常、堵塞和泄漏狀態模式，基于狀態識別框架包含的狀態模式，提取管道運行狀態的數據特征；采用綜合敏感性與波動性的評價指標對上述數據特征進行選擇，將獲得的特征作為狀態識別框架的證據體，按照對管道待識別狀態數據進行處理，獲得管道待識別狀態數據的對應證據體，獲取證據體的基本概率值，利用D-S證據理論合成規則，對當前狀態的所有證據信息進行融合分析，確定當前狀態屬于識別框架中的類型，實現對管道運行狀態的識別與判斷。

具體的，構建狀態識別框架的步驟如下：

S101、設管道運行狀態有N種狀態Θ＝{A₁,A₂,...A_N}；

S102、獲取識別框架中N種狀態模式下的數據樣本A，并以r個數據點為一個處理窗口，以Tc個數據點為步長進行滑動窗口處理，設獲得n個窗口數據，得到識別框架Θ。

進一步的，識別框架Θ為：

A_i,j＝[d_i,j,1 d_i,j,2 … d_i,j,r]

其中，A_i為第i個狀態模式樣本數據；A_i,j為A_i的第j個窗口向量數據集；d_i,j,k為A_i,j的第k個數據點，k＝1,2,...r。

具體的，獲取狀態識別框架的證據體的步驟如下：