基于数据分析燃气流量计异常状态检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例提供了一种基于数据分析燃气流量计异常状态检测方法和装置。所述方法包括获取目标燃气流量计的检测数据，对所述检测数据进行预处理；分析当日用户的用气状态，若当日用户用气，则计算第一压力温度指标；若当日用户未用气，则计算第二压力温度指标；根据所述第一压力温度指标或第二压力温度指标，对所述目标燃气流量计进行异常检测。以此方式，可以提升燃气流量计的流量、温度和压力的异常检测准确率和效率，解决流量计异常诊断需要耗费大量的人力和时间的技术问题。要耗费大量的人力和时间的技术问题。要耗费大量的人力和时间的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于数据分析燃气流量计异常状态检测方法和装置


[0001]本专利技术一般涉及流量检测领域，并且更具体地，涉及一种基于数据分析燃气流量计异常状态检测方法和装置。

技术介绍

[0002]燃气流量计是燃气输配系统中非常重要的一类关键设备，从燃气的开采、运输直至贸易销售，流量计量贯穿于全过程中，保证燃气工业的正常生产和贸易交往。
[0003]燃气流量计作为机械设备在长期运行的过程中难免会出现计量精度下降、异常等现象。根据一线运维人员的检修经验，流量计主要部件问题包括：传感器故障、基表打坏、腰轮打坏等。以上问题会造成流量计的性能下降或故障，进而引发流量计少计、漏记、甚至完全不计等问题，导致燃气公司的经济损失。
[0004]针对这些问题，目前国内大部分燃气公司只能安排巡检人员定期进行现场排查维护，此方法需要投入大量人力物力，并存在排查效率低，随机性大，不够及时等问题。
[0005]近年来，燃气公司物联网技术快速发展，针对流量计瞬时流量、压力、温度等数据实现了实时远传功能，但是在业务应用上并没有充分利用到这些宝贵的实时数据来对流量计的健康状态进行实时监控。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的实施例，提供了一种基于数据分析燃气流量计异常状态检测方案。本方案能够提升燃气流量计的流量、温度和压力的异常检测准确率和效率，解决流量计异常诊断需要耗费大量的人力和时间的技术问题。
[0007]在本专利技术的第一方面，提供了一种基于数据分析燃气流量计异常状态检测方法。该方法包括：
[0008]获取目标燃气流量计的检测数据，对所述检测数据进行预处理；其中，所述检测数据包括当日燃气压力数据、当日燃气工况瞬时流量数据、当日燃气温度数据以及日前一段时间的有效关闭压力数据；
[0009]分析当日用户的用气状态，若当日用户用气，则计算第一压力温度指标；所述第一压力温度指标包括当日调压器出口压力、当日调压器关闭压力和用气的管路温度曲线之间的DTW距离；若当日用户未用气，则计算第二压力温度指标；所述第二压力温度指标包括日前一段时间的有效关闭压力平均值、压力时序数据复杂度和未用气的管路温度曲线的DTW距离；
[0010]根据所述第一压力温度指标或第二压力温度指标，对所述目标燃气流量计进行异常检测。
[0011]进一步地，所述对所述检测数据进行预处理，包括：
[0012]清洗所述检测数据中的异常数据，将清洗后的剩余数据作为有效数据；
[0013]若所述有效数据占比小于预设的有效数据最低阈值，则所述检测数据有误，不进
行分析；否则，对所述有效数据进行线性填充，达到设定数据量；
[0014]利用箱须图清洗线性填充后数据中的离群数据。
[0015]进一步地，所述清洗所述检测数据中的异常数据，包括：
[0016]清洗所述当日燃气压力数据中的连续重复值、小于预设压力阈值的数据和NA数据；以及
[0017]清洗所述当日燃气温度数据中的连续重复值和NA数据；以及
[0018]清洗所述当日燃气工况瞬时流量数据中的连续重复值、小于0的数据和NA数据。
[0019]进一步地，所述利用箱须图清洗线性填充后数据中的离群数据，包括：
[0020]计算下四分位数Q1、中四分位数Q2和上四分位数Q3；
[0021]计算四分位距IQR，所述四分位距IQR＝Q3‑
Q1；
[0022]计算上限和下限；其中，上限＝Q3+1.5IQR，下限＝Q1‑
1.5IQR；
[0023]将分布在上限和下限之外的数据作为离群数据进行清洗。
[0024]进一步地，所述分析当日用户的用气状态，包括：
[0025]若燃气压力相对于调压器历史关闭压力较低，且主路温度的变化趋势与备路温度的变化趋势不一致，则当日用户用气；
[0026]若燃气压力随着环境温度变化而在调压器历史关闭压力附近设定的阈值区间内变化，且燃气温度的变化趋势与环境温度的变化趋势一致，则当日用户未用气。
[0027]进一步地，所述计算第一压力温度指标，包括计算当日调压器出口压力以及计算当日调压器关闭压力；
[0028]所述计算当日调压器出口压力，包括：
[0029]将预处理后的当日调压器出口压力数据，利用基于距离的聚类算法对其进行聚类，对聚类中心的最低群簇点进行核概率密度估计，选择密度曲线第一个满足预设概率密度阈值的峰值点对应的压力点作为当日调压器出口压力；
[0030]所述计算当日调压器关闭压力，包括：
[0031]若预处理后的燃气工况瞬时流量数据中，持续为0的时间段超过预设时间阈值，则认为该时间段调压器为关闭状态，将对应关闭动作发生时的压力值作为当日调压器关闭压力；
[0032]若存在多管路同时用气，则计算用气的管路温度曲线之间的DTW距离，包括：
[0033]构建m
×
m的第一矩阵，其中，m为两条用气的管路温度曲线的时间长度；在所述第一矩阵中，第(i,j)个元素是a
i
和b
j
间的欧氏距离，所述欧氏距离计算公式为：
[0034][0035]其中，ED(a
i
,b
j
)为a
i
和b
j
间的欧氏距离；a
i
和b
j
分别为两条用气的管路温度曲线的第i个数据值和第j个数据值；
[0036]从所述第一矩阵起点P[0][0]到终点P[m][m]的路径中，搜索具有最小矩阵元素之和的路径；所述路径的元素之和为所述两条用气的管路温度曲线之间的DTW距离。
[0037]进一步地，所述计算第二压力温度指标，包括计算日前一段时间的有效关闭压力平均值以及计算压力时序数据复杂度；
[0038]所述计算压力时序数据复杂度，包括：
[0039][0040]其中，CID为压力时序数据复杂度；x
i
为燃气压力时序数据中第i个数据值；
[0041]若存在多条管路未用气，则计算未用气的管路温度曲线的DTW距离，包括：
[0042]对两条未用气的管路温度曲线进行标准化处理，然后构建n
×
n的第二矩阵，其中，n为两条未用气的管路温度曲线的时间长度；在所述第二矩阵中，第(r,k)个元素是a
r
和b
k
间的欧氏距离，所述欧氏距离计算公式为：
[0043][0044]其中，ED(a
r
,b
k
)为a
r
和b
k
之间的欧氏距离；a
r
和b
k
分别为两条未用气的管路温度曲线的第r个数据值和第k个数据值；
[0045]从所述第二矩阵起点P[0][0]到终点P[n][n]的路径中，搜索具有最小矩阵元素之和的路径；所述路径的元素之和为所述两条未用气的管路温度曲线之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据分析燃气流量计异常状态检测方法，其特征在于，包括：获取目标燃气流量计的检测数据，对所述检测数据进行预处理；其中，所述检测数据包括当日燃气压力数据、当日燃气工况瞬时流量数据、当日燃气温度数据以及日前一段时间的有效关闭压力数据；分析当日用户的用气状态，若当日用户用气，则计算第一压力温度指标；所述第一压力温度指标包括当日调压器出口压力、当日调压器关闭压力和用气的管路温度曲线之间的DTW距离；若当日用户未用气，则计算第二压力温度指标；所述第二压力温度指标包括日前一段时间的有效关闭压力平均值、压力时序数据复杂度和未用气的管路温度曲线的DTW距离；根据所述第一压力温度指标或第二压力温度指标，对所述目标燃气流量计进行异常检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述检测数据进行预处理，包括：清洗所述检测数据中的异常数据，将清洗后的剩余数据作为有效数据；若所述有效数据占比小于预设的有效数据最低阈值，则所述检测数据有误，不进行分析；否则，对所述有效数据进行线性填充，达到设定数据量；利用箱须图清洗线性填充后数据中的离群数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述清洗所述检测数据中的异常数据，包括：清洗所述当日燃气压力数据中的连续重复值、小于预设压力阈值的数据和NA数据；以及清洗所述当日燃气温度数据中的连续重复值和NA数据；以及清洗所述当日燃气工况瞬时流量数据中的连续重复值、小于0的数据和NA数据。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用箱须图清洗线性填充后数据中的离群数据，包括：计算下四分位数Q1、中四分位数Q2和上四分位数Q3；计算四分位距IQR，所述四分位距IQR＝Q3‑
Q1；计算上限和下限；其中，上限＝Q3+1.5IQR，下限＝Q1‑
1.5IQR；将分布在上限和下限之外的数据作为离群数据进行清洗。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析当日用户的用气状态，包括：若燃气压力相对于调压器历史关闭压力较低，且主路温度的变化趋势与备路温度的变化趋势不一致，则当日用户用气；若燃气压力随着环境温度变化而在调压器历史关闭压力附近设定的阈值区间内变化，且燃气温度的变化趋势与环境温度的变化趋势一致，则当日用户未用气。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算第一压力温度指标，包括计算当日调压器出口压力以及计算当日调压器关闭压力；所述计算当日调压器出口压力，包括：将预处理后的当日调压器出口压力数据，利用基于距离的聚类算法对其进行聚类，对聚类中心的最低群簇点进行核概率密度估计，选择密度曲线第一个满足预设概率密度阈值的峰值点对应的压力点作为当日调压器出口压力；
所述计算当日调压器关闭压力，包括：若预处理后的燃气工况瞬时流量数据中，持续为0的时间段超过预设时间阈值，则认为该时间段调压器为关闭状态，将对应关闭动作发生时的压力值作为当日调压器关闭压力；若存在多管路同时用气，则计算用气的管路温度曲线之间的DTW距离，包括：构建m
×
m的第一矩阵，其中，m为两条用气的管路温度曲线的时间长度；在所述第一矩阵中，第(i,j)个元素是a
i
和b
j
间的欧氏距离，所述欧氏距离计算公式为：其中，ED(a
i
,b
j
)为a
i
和b
j
间的欧氏距离；a
i
和b
j
...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁烨，承灿赟，金骏阳，朱大令，张永，唐聪，郝伟光，刘翔，
申请(专利权)人：无锡华润燃气有限公司，
类型：发明
国别省市：