[发明专利]一种油气集输系统安全监测预警方法

摘要

一种油气集输系统安全监测预警方法，包括GMDH算法的建模过程和算法在油气集输系统安全预警体系中的应用流程；即首先建立GMDH算法模型，然后根据GMDH算法模型，选取了某一时段油气集输系统的工作参数作为模型数据的输入，对未来的情况进行预测，得到最终的预警结果，并提前做好预警措施准备。与现有技术相比，发明具有以下优点：建模者在建模过程中不存在个人偏见，计算机自动地确定模型的最优变量和结构，这样保证模型的选择不带有人为的主观因素，从而可以提高了数据预测的精度。

主权项

1.一种油气集输系统安全监测预警方法，其特征在于：包括GMDH算法的建模过程和算法在油气集输系统安全预警体系中的应用流程； 首先建立GMDH算法模型，建模过程包括下列步骤： 设输入变量为x₁,x₂,…,x_n，输出变量为y，建立一个高阶回归模型： Y=f(x₁,x₂,…,x_n)（1） 其中Y为因变量，x为自变量； 设x为系统的输入，y为系统的输出，样本的点数为n，样本的个数为m，把样本的数据分为学习样本和检验样本，设学习样本的数目为nt，系统的输入输出变量矩阵W如下所示： 下一步回归计算； 在式（2）矩阵中，取学习样本中输入变量的任意两个变量x_i,x_j和输出变量y按以下方程式进行多项式回归： 其中A、B、C、D、E和F由矩阵（5）中的学习样本根据最小二 乘法计算得出； 回归后，可以产生个较高阶的回归多项式，设：（4） 则可以从矩阵（4）的输入变量部分里算得到如下表所示的新矩阵： （5） 下一步优化选择； 上一步的过程其实是输入变量x被新的输入变量z取代的过程，这样转变的目的是找出它与检验矩阵y之间存在的关系； 使用的方法如下： 对式（2）矩阵中的检验样本矩阵里的输入输出变量按式（3）进行多项式回归，得到的结果与表（1）里相对应的元素值按列计算他们之间的均方根值： （6） 这里的序号是由检验样本中的序号得到的，为nt+1至n； 根据经验取值，或者自行设定一个阈值r_g，从得到的矩阵中删去那些r_j≥r_g的列；令第K'列满足r_j<r_g，则用K'重新组合成矩阵z′_k再用z′_k代替矩阵（5）的输入变量，这就得到一组新的矩阵（其中k′<m），如表所示 下一步优化检验计算； 根据上一步，可以得到最小的r_j，记为R_min；然后用z作为变量，重复第一步和第二步的过程，求出R_min，如果这一步产生的R_min比上一步的R_min小，则继续重复第一步和第二步，一直到所得到的R_min比前面一步的大，那么迭代就停止；输入矩阵z的第一列所产生的y_i值如下： （8） 上面所描述的y₁到y_n，是由n个样本数据取得；我们所要求的预测模型就是矩阵的第一列所表示的多项式； 其次给出算法在油气集输系统安全预警体系中的应用流程，具体流程如下： 1.建立原始数据集，将油气集输系统在线数据采集的参数值看成一个时间序列，用n时刻的前k个值来预测x_n，可表示为x_n=f(x_n-1,x_n-2,…x_n-k)，对应的矩阵为 其中，k为预测阶数。