海底输气管道失效时间预测方法、系统、设备及介质技术方案

一种海底输气管道失效时间预测方法、系统、设备及介质，方法包括：采集待预测海底输气管道的运行状态监测数据；利用VMD算法，对采集的的待预测海底输气管道的运行状态数据进行信号分解，得到固有模态函数(IMF)和长期趋势；计算出各固有模态函数的能量密度和平均周期，引入统计显著性检验(SST)方法，确定噪声信号和真实信号，并得到噪声分离信号；构建分层贝叶斯模型(HBM)，利用噪声分离信号，计算超参数的先验分布及后验分布，并预测每个参数的失效概率分布函数，得到所述海底输气管道失效时间预测结果；本发明专利技术可准确、快速的预测海底输气管道失效时间，且可靠性和准确度较高，能为海底输气管道失效风险预警提供科学依据与技术支持。支持。支持。

【技术实现步骤摘要】
海底输气管道失效时间预测方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于海底油气管道输送
，特别涉及一种海底输气管道失效时间预测方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]海底天然气管道是海洋天然气资源的主要运输方式，具有快捷、安全、经济的优点。然而海底管道系统的意外故障可能会造成巨大的经济损失，并对环境和海上资源产生不利影响。对海底管道进行失效风险分析是预防海底天然气管道发生意外事故的有效手段。在工业4.0环境下，基于实时观测的失效评估成为数字化过程安全发展的热点。海底天然气管道的运行状况可以通过压力、流量、温度等过程变量(pv)的监测数据来反映。这些监测数据可以通过海底天然气管道的监控和数据采集(SCADA)系统获取，可以帮助开展海底天然气管道的实时安全分析。
[0003]在实际应用中，海底天然气管道复杂的运行条件往往导致监测数据具有较强的非线性和非平稳特性，因此，有必要采用非线性数据处理方法从原始监测数据中提取噪声。现有研究表明，特征提取方法主要有小波包变换、奇异值去噪法和经验模态分解(EMD)。但这些方法在理论上缺乏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底输气管道失效时间预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、选定待预测海底输气管道，采集待预测海底输气管道的运行状态监测数据；步骤2、利用信号分解的方法，对采集的待预测海底输气管道的运行状态数据进行信号分解，得到固有模态函数IMF和长期趋势；步骤3、计算出各固有模态函数的能量密度和平均周期，引入统计显著性检验SST方法，确定噪声信号和真实信号，并得到噪声分离信号；步骤4、构建分层贝叶斯模型HBM，利用噪声分离信号，计算超参数的先验分布及后验分布，并预测每个参数的失效概率分布函数，得到所述海底输气管道失效时间预测结果。2.根据权利要求1所述的一种海底输气管道失效时间预测方法，其特征在于，所述步骤1中待预测海底输气管道的的运行状态监测数据包括待预测海底输气管道一段时间内的压力值、温度值以及流量值。3.根据权利要求1所述的一种海底输气管道失效时间预测方法，其特征在于，所述步骤2利用信号分解的方法，对采取的若干组待预测海底输气管道的运行状态数据进行信号分解，得到模态函数IMF和长期趋势的具体过程为：获取到的海底输气管道压力监测数据、温度监测数据、流量监测数据，将获取到的海底输气管道压力监测数据、温度监测数据、流量监测数据作为变量，得到多个固有模态函数IMF以及一个长期趋势即信号整体的变化趋势：2.1)按时间序列输入运行状态监测数据，利用信号分解的方法将输入的时间序列数据分解成模态函数μk；2.2)利用Hilbert变换计算各模态函数μ
k
的解析信号，进而得到相应的单侧频谱；2.3)通过每个模态函数与其对应的中心频率的指数项混叠，将每个模态的频谱调制到对应的“基带”；2.4)采用高斯平滑法估计梯度的平方范数，计算每个模态信号的估计带宽，即梯度平方范数；约束变分问题公式为：其中，{μ
k
}是固有模态函数IMF的组成部分，{ω
k
}是所有组件的中心频率集，∑
k
是模型组件的总和；2.5)采用二次惩罚因子α和拉格朗日乘法算子λ(t)求解，将约束性变分问题变为无约束性变分问题；其计算公式如下：其中，δ(t)代表狄拉克分布，f代表的是原始信号，*表示的是卷积运算，k＝1,2,...,k.；
2.6)采用交替方向乘子法解决上述变分问题，通过交替更新2.6)采用交替方向乘子法解决上述变分问题，通过交替更新以及寻求扩展拉格朗日表达式的“鞍点”；通过傅里叶变换，其频域模态分量表达公式为：其中，中心频率的解可以得到更新后的中心频率的表达式，表达式如下：其中，表示第k个模态的功率谱重心，表示当前剩余量的Winner滤波；同理，中心频率的更新方法为：2.7)直到满足迭代终止条件，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新宏，赵晗，韩子月，张认认，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：