[發明專利]一種煉化裝置管網完整性大數據管理體系

在審

• 申請號: 202111428865.4
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114117699A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 趙斌;李莎莎;高殿奎
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04;G06K9/62;G06N3/00;G06F111/08;G06F113/14
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1.一種煉化裝置管網完整性大數據管理體系，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：構建煉化裝置管網完整性大數據管理體系大數據管理架構，如下所示：

(1)業務管理模塊：該模塊包括了煉化裝置管網完整性管理的大數據信息，依據煉化裝置管網完整性管理措施進行日常完整性管理，對業務管理數據進行存儲和分析。

(2)技術支持模塊：該模塊包括煉化裝置管網完整性管理的技術和知識集成的大數據信息，為煉化裝置管網完整性管理提供技術服務。

(3)效能管理模塊：該模塊包括了煉化裝置管網完整性管理效能檢測和評價的大數據信息，及時發現煉化裝置管網完整性管理存在的缺陷，提出改進措施。

(4)基礎信息模塊：該模塊包括了煉化裝置管網的基礎信息，可以對煉化裝置管數據進行存儲和分析。

步驟2：改進鯨魚算法設計

為了能夠優化聚類算法的初始中心和數量，構建改進鯨魚算法對這兩個參數進行優化。

步驟3：設計K-MAX聚類算法

根據加權聚類進行聚類，能夠使同一煉化裝置管網的完整性大數據的平均加權聚類極小化，從而能夠發現煉化裝置管網完整性管理中存在的風險因素。

步驟4：利用改進鯨魚算法優化的K-MAX聚類算法進行聚類，對煉化裝置管網完整性管理大數據的數據異常進行檢測。

步驟5：對煉化裝置管網完整性管理的異常數據進行標記。

2.根據權利要求1所述的一種煉化裝置管網完整性大數據管理體系，其特征在于改進鯨魚算法的步驟如下：

步驟2-1：泡網攻擊

鯨魚的覓食習慣是成群活動，在鯨魚覓食時，單個鯨魚按照隨機概率確定覓食方式。

在泡網攻擊過程中，將個體鯨魚選擇位置更新模式的行為概率設置為ε，泡網攻擊模型如下^[8]：

式中，n表示當前的迭代次數，L(n)表示頭鯨的當前位置。L^*(n)表示鯨群的最優覓食位置，S表示對數螺旋覓食路徑的形狀系數，表示0和1之間的任意數，S和可以控制鯨魚個體螺旋位置更新形式，表示任意向量。

步驟2-2：包圍獵物

當ε＜ε^*時，鯨魚個體更新自身的空間位置，向最優位置移動，逐步減小獵物的包圍路徑，相應的數學模型為：

L(n+1)＝L^*(n)-W·J (2)

式中，T_max表示最大迭代次數，d表示調節系數，表示任意向量，和可以控制鯨魚的覓食行為。

步驟2-3：搜尋獵物

當時，位置更新算法選擇隨機搜索算法，相應的數學表達式如下：

步驟2-4：更新鯨魚的位置

在搜索獵物過程中，將量子旋轉門引入至傳統的位置更新算法中，從而能夠極大地提升鯨魚算法的種群的多樣性和收斂精度。

表示搜索空間中鯨魚的位置，表示經過旋轉門操作后鯨魚的位置，相應的數學模型為：

通過比較量子旋轉門操作前后解的比較，選擇最佳的解。

3.根據權利要求1所述的一種煉化裝置管網完整性大數據管理體系，其特征在于K-MAX聚類算法步驟如下：

步驟3-1：根據煉化裝置管網的實際情況確定風險區域數，選取K個煉化裝置管網潛在風險作為初始類中心。

確定應急響應：應急響應主要處于風險減緩和維修過程，并且貫穿于整個管網完整性管理的始終。

步驟3-2：計算第i個煉化裝置管網風險到聚類中心k的加權距離，計算公式如下：

ω_ik＝c₁d_b,ik+c₂d_e,ik+c₃d_t,ik+c₄d_g,ik (8)

式中，ω_ik表示第i個煉化裝置管網風險與聚類中心k的加權距離，c₁～c₄表示調節因子，d_b,ik表示第i個煉化裝置管網業務管理模塊風險與聚類中心加權距離，d_e,ik表示第i個煉化裝置管網效能管理模塊風險與聚類中心加權距離，d_t,ik表示第i個煉化裝置管網技術支持模塊風險與聚類中心加權距離，d_g,ik表示第i個煉化裝置管網基礎信息模塊風險與聚類中心加權距離。

步驟3-3：依次將各個煉化裝置管網分配至加權距離最小的聚類批次中。

步驟3-4：對于每個聚類中心k，選取具有最大風險值更新聚類中心，第k批次的聚類中心確定模型如下：

r_kt＝max{a_it} (9)

式中，r_kt表示第k批次的聚類中心，a_it表示風險值。

重復執行步驟3-2，直至各模塊風險的聚類中心不變時，算法結束。