[發(fā)明專利]基于人工智能的管道完整性評(píng)價(jià)方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110252339.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-08
• 公開（公告）號(hào): CN115062680A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔凱燕;王曉霖;于子浩;王佳楠;陳剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06K9/00;G06N3/04;G06N3/08;G06Q10/06;G06Q10/00
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• 代理人: 暫無信息

1.一種基于人工智能的管道完整性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括：

獲取管道的磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)后對(duì)磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

將所述磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)輸入至完整性評(píng)價(jià)模型中，得到所述管道的缺陷位置、維修等級(jí)、缺陷類型以及是否有金屬、樹木干擾；

其中，所述完整性評(píng)價(jià)模型為將預(yù)先通過專家經(jīng)驗(yàn)或開挖驗(yàn)證確定是否存在異常及管道異常缺陷位置、缺陷類型、維修等級(jí)、是否有金屬、樹木干擾等磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)作為樣本集進(jìn)行處理后作為輸入，將缺陷在原始信號(hào)數(shù)據(jù)上的起始位置和結(jié)束位置以及對(duì)應(yīng)的維修等級(jí)、缺陷類型、有無金屬、樹木因素的干擾作為輸出，對(duì)初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試后得到的。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工智能的管道完整性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，還包括：所述完整性評(píng)價(jià)模型的樣本集的處理過程；

其中，所述完整性評(píng)價(jià)模型的樣本集的處理過程包括：

收集預(yù)設(shè)數(shù)量的樣本磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)；其中，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的樣本磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)的異常信號(hào)需要覆蓋各種缺陷位置、缺陷類型和維修等級(jí)，以及需要覆蓋有樹木金屬干擾和無樹木金屬干擾的情況；

所述預(yù)設(shè)數(shù)量的樣本磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)中的異常信號(hào)的缺陷位置、缺陷類型、維修等級(jí)、是否有樹木、金屬干擾是根據(jù)開挖驗(yàn)證或?qū)＜覒{經(jīng)驗(yàn)確定的；

將樣本磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)中的異常點(diǎn)的維修等級(jí)、缺陷位置、缺陷類型、是否有樹木金屬干擾標(biāo)記為樣本標(biāo)簽，統(tǒng)計(jì)樣本集中信號(hào)異常和正常數(shù)量的比例，將現(xiàn)有的樣本集數(shù)據(jù)以該比例值，隨機(jī)分成訓(xùn)練集和測(cè)試集；

所述訓(xùn)練集和測(cè)試集用于采用訓(xùn)練集訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)模型，測(cè)試集測(cè)試網(wǎng)絡(luò)效果。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于人工智能的管道完整性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，在收集預(yù)設(shè)數(shù)量的樣本磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)之后，所述樣本集的處理過程還包括以下步驟：

對(duì)所述樣本磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行長度規(guī)范化處理，具體包括：

每段管道的磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)通常為二維數(shù)組，形式為：

其中，m為采樣次數(shù)，在每個(gè)采樣點(diǎn)所得到的磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)：

其中，n為磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)維度，h_ij表示磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)的第j個(gè)信號(hào)特征的數(shù)值大?。?/p>

磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)的采樣頻率統(tǒng)一，H的長度代表被檢測(cè)管段的長度，將磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使得每段檢測(cè)信號(hào)向量的長度相同，以便網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練；

首先統(tǒng)計(jì)所有被檢管段磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)的平均長度四舍五入到整數(shù)，然后執(zhí)行下述情況1至情況5：

情況1：對(duì)于數(shù)組長度的信號(hào)數(shù)據(jù)，用插值的方式將數(shù)組長度放縮到具體地，先得到新數(shù)組的采樣點(diǎn)在原始數(shù)值坐標(biāo)中的位置：

式中，X為變換后新數(shù)組的位置信息集合；

根據(jù)新的位置信息X，利用線性插值計(jì)算新位置上的檢測(cè)信號(hào)插值方式為：

式中，j＝[i]為i的整數(shù)部分，為原數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)位置的磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)，得到的新磁感應(yīng)檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)H^*的向量長度為

情況2：對(duì)于數(shù)組長度的信號(hào)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)組進(jìn)行拼接得到新信號(hào)：

信號(hào)長度變?yōu)镹*l，直到再按情況1中的方法，將長度放縮為

情況3：對(duì)于數(shù)組長度的無異常信號(hào)數(shù)據(jù)，從數(shù)組的起始位置和終點(diǎn)位置分別向?qū)?cè)劃分長度，得到兩個(gè)新數(shù)據(jù)，即：

情況4：對(duì)于數(shù)組長度的無異常信號(hào)數(shù)據(jù)H，從數(shù)組起點(diǎn)位置按長度開始切割，得到長度為的信號(hào)，直到剩余部分的長度再按照情況1-情況3的方法將剩余部分長度也變?yōu)?/p>

情況5：對(duì)于數(shù)組長度的有異常信號(hào)數(shù)據(jù)H，則異常區(qū)域集G表達(dá)為

G＝{[g_i，g_i+D_i]，i＝1，2，...，q}

式中，q為H中異常區(qū)域的數(shù)量，g_i為第i處異常的起點(diǎn)位置，D_i為第i處異常的位置長度，首先，對(duì)每個(gè)異常區(qū)域，分別從異常信號(hào)起終點(diǎn)向兩側(cè)劃分長度，若或區(qū)間內(nèi)完全包含其他信號(hào)異常區(qū)間，則合并異常區(qū)間并剪裁，具體的：當(dāng)時(shí)，將異常區(qū)域合并為同一個(gè)信號(hào)并裁減，同理當(dāng)時(shí)，將異常區(qū)域合并為同一信號(hào)并裁減，裁剪后的數(shù)組長度為若或區(qū)間內(nèi)不完全包含其他異常信號(hào)，從異常信號(hào)[g_i，g_i+D_i]的中點(diǎn)分別向兩側(cè)延伸，得到長度為的區(qū)間若此區(qū)間包含其他異常信號(hào)的端點(diǎn)，則該端點(diǎn)作為一個(gè)裁剪點(diǎn)，再向另一側(cè)延伸裁剪，保證含信號(hào)異常的部分長度為以包含端點(diǎn)g_i-1+D_i-1為例，得到剪裁區(qū)間若此時(shí)右端點(diǎn)落在其他異常區(qū)間內(nèi)，則再向左縮至無異常處，得到最終的剪裁區(qū)間[g_i-1+D_i-1，g_i+1]，對(duì)最終裁剪的信號(hào)數(shù)組重復(fù)情況1-情況2；對(duì)于的信號(hào)，直接將該部分異常信號(hào)區(qū)域裁剪為一個(gè)信號(hào)數(shù)組，再對(duì)剩余的部分進(jìn)行上述步驟處理；對(duì)于上述裁剪后剩余的無信號(hào)區(qū)域，循環(huán)執(zhí)行情況1-情況4。