[发明专利]一种基于监测数据多属性特征融合的管道状态识别方法

说明书

本发明公开了一种基于监测数据多属性特征融合的管道状态识别方法，基于管道状态监测数据构建状态识别框架，使得框架内包括正常、堵塞和泄漏状态模式，基于状态识别框架包含的状态模式，提取管道运行状态的数据特征；采用综合敏感性与波动性的评价指标对上述数据特征进行选择，将获得的特征作为状态识别框架的证据体，按照对管道待识别状态数据进行处理，获得管道待识别状态数据的对应证据体，获取证据体的基本概率值，利用D‑S证据理论合成规则，对当前状态的所有证据信息进行融合分析，确定当前状态属于识别框架中的类型，实现对管道运行状态的识别与判断。本发明提出了具有指导意义管道运行状态识别技术，对于提高技术人员对管道运行状态决策与判断的准确性有重要意义。

技术领域

本发明属于管道运行状态识别技术领域，具体涉及一种基于监测数据多属性特征融合的管道状态识别方法。

背景技术

管道是用于输送液体、气体等物质的单元部件，是现代工业生产系统的重要组成部分，广泛应用于石油、化工、水利等复杂生产系统中；同时，管道也是压力容器、锅炉等特种设备的重要组成部分。由于管道通常输送是易燃、易爆、有毒的介质，且受承载载荷应力、输送介质侵蚀、零部件老化等因素影响，易发生泄漏、堵塞等故障，往往会造成的重大的人员财产损失。因此，如何利用管道服役过程中状态监测数据，实现微小泄漏、堵塞等故障的识别与发现，对保证复杂工业生产系统安全可靠运行具有重要意义。

目前对管道故障分析及识别研究主要是基于管道运行机理的方法与实验仿真，建立管道状态检测模型，对管道的运行状态进行分析。但是该方法受制于对管道系统运行机制的准确性和详细程度，受制于经验知识、建模知识的限制，缺乏对积累的大量蕴含管道运行状态及故障模式数据有效利用；同时，管道故障发生过程是微小、渐变过程，如何有效故障模式的特征信息提取，如何评价与选择表征管道运行状态的优质特征，进行信息融合分析已成为需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于监测数据多属性特征融合的管道状态识别方法，实现对管道运行状态的识别与判断。

本发明采用以下技术方案：

一种基于监测数据多属性特征融合的管道状态识别方法，基于管道状态监测数据构建状态识别框架，使得框架内包括正常、堵塞和泄漏状态模式，基于状态识别框架包含的状态模式，提取管道运行状态的数据特征；采用综合敏感性与波动性的评价指标对上述数据特征进行选择，将获得的特征作为状态识别框架的证据体，按照对管道待识别状态数据进行处理，获得管道待识别状态数据的对应证据体，获取证据体的基本概率值，利用D-S证据理论合成规则，对当前状态的所有证据信息进行融合分析，确定当前状态属于识别框架中的类型，实现对管道运行状态的识别与判断。

具体的，构建状态识别框架的步骤如下：

S101、设管道运行状态有N种状态Θ＝{A₁,A₂,...A_N}；

S102、获取识别框架中N种状态模式下的数据样本A，并以r个数据点为一个处理窗口，以Tc个数据点为步长进行滑动窗口处理，设获得n个窗口数据，得到识别框架Θ。

进一步的，识别框架Θ为：

A_i,j＝[d_i,j,1 d_i,j,2 … d_i,j,r]

其中，A_i为第i个状态模式样本数据；A_i,j为A_i的第j个窗口向量数据集；d_i,j,k为A_i,j的第k个数据点，k＝1,2,...r。

具体的，获取状态识别框架的证据体的步骤如下：