[发明专利]一种基于BOX-COX变换的管道内段塞流识别方法

权利要求书

1.一种基于BOX-COX变换的管道内段塞流识别方法，其特征在于包括：

获取管道内段塞流压力信号并对其进行预处理；

分析段塞流压力信号的时域特征，对时域中的管道特性进行计算，其中管道特性包括峭度、形状因子、均方根、峰值、均值、脉冲因子和裕度因子；

采用因子分析方法对管道特性进行融合；

利用BOX-COX变换高斯化管道特性，采用3sigma函数确定管道内段塞流出现的上下边界线，判断管内是否出现段塞流。

2.根据权利要求1所述的一种基于BOX-COX变换的管道内段塞流识别方法，其特征在于：采用因子分析方法对管道特性进行融合时：

设表征段塞流的管道特性为P_j，每个P_j含有独特因子U_j(i＝1,L,r)，每个P_j由F₁,F₂,L F₇(r≥7)和U_j(i＝1,L,r)线性表示为：

式中，i＝1,2,Lr；j＝1,2,L,7，a_ij为因子载荷系数，λ_j和r_j分别为第F_j对应的特征值和方差贡献率，f_ij为第i个特征在第j个特征上的决策矩阵系数，g_i为特征i的权重。

3.根据权利要求2所述的一种基于BOX-COX变换的管道内段塞流识别方法，其特征在于：将融合后的管道特性P_j进行BOX-COX变换：

管道特性P_j的一步增量表示为：

ΔP_j(t)＝P_j(t)-P_j(t-1) (3)

管道特性增量ΔP_j(t)的归一化计算式为：

为归一化后的管道特性增量，ΔP_jmax和ΔP_jmin是管道特性增量的最大值和最小值；

的高斯化推导为：

是归一化管道特性增量的高斯化结果，其中a是正数，用来确保为正，在管道特性增量高斯化的过程中，ξ可用极大似然估计法进行求解，即，

其中ξ是lnL_max(ξ)为最大值时对应的求解值；

管道特性增量经过高斯处理后，服从正态分布N(μ,σ²)，而在正态分布中μ和σ²分别为均值和标准差，采用最大似然函数估计求解：

4.根据权利要求1所述的一种基于BOX-COX变换的管道内段塞流识别方法，其特征在于：采用3sigma函数确定管道内段塞流出现的上下边界线，判断管内是否出现段塞流时：

根据正态分布的性质，将管道内段塞流出现的上下边界线表示为：

设置触发机制，超过边界线的第一个点被自动识别为段塞流的出现：

根据设定的上下边界线判断管道内出现段塞流的具体方法为：将高斯化的管道特性增量超过上下边界线的第一个点判定为段塞流的出现。