[发明专利]一种热量表耐久性冷热冲击试验异常点检测方法

权利要求书

1.一种热量表耐久性冷热冲击试验异常点检测方法，其特征在于由以下步骤组成：

(1)以采样周期t_s为间隔对热量表耐久性试验过程状态参数进行采集，热量表耐久性试验过程状态参数包括被检热量表的瞬时流量、累积流量、累积热量以及标准流量计的瞬时流量、累积流量以及前管路温度、前管路压力、后管路温度、后管路压力、前后管路温差、水箱温度、水箱液位；

(2)根据步骤(1)所采集的热量表耐久性试验过程状态参数，建立试验过程状态参数数据集，记当前采样次数为k，k≥1；采样时间t＝kt_s，单位：s；

2.1)瞬时流量数据集q_c＝{q_ce1(i),q_ce2(i)}，单位：L/h；

其中，q_ce1(i)为当前采集到的标准流量计的瞬时流量，q_ce2(i)为当前采集到的被检热量表的瞬时流量，1≤i≤k；

2.2)累积流量数据集q_L＝{q_Le1(i),q_Le2(i)}，单位：m³；

其中，1≤i≤k，q_Le1(i)为当前采集到的标准流量计的累积流量，q_Le2(i)为当前采集到的被检热量表的累积流量；

2.3)温度数据集T＝{T_c11(i),T_c12(i),T_Δ1c(i),T_c21(i),T_c22(i),T_Δ2c(i),T_c31(i)，T_c32(i)}，单位：℃；

其中，1≤i≤k，T_c11(i)为当前采集到的被检热量表进口温度，T_c12(i)为当前采集到的被检热量表的出口温度；T_Δ1c(i)当前采集到的被检热量表的进出口温差，T_c21(i)为当前采集到的前管路温度，T_c22(i)为当前采集到的后管路温度；T_Δ2c(i)当前采集到的前后管路温差，T_c31(i)为当前采集到的热水箱温度，T_c32(i)为当前采集到的冷水箱温度；

2.4)累积热量数据集Q_L＝{Q_Le1(i-j),Q_Le2(i-j)}

其中，1≤j≤i≤k，Q_Le1(i-j)为t(i)～t(j)时间段内根据采集到的标准流量计的累积流量及供回水端的温差所计算得到的标准累积热量，Q_Le2(i-j)为t(i)～t(j)时间段内采集到的被检热量表的累积热量；

2.5)管路压力数据集P＝{P_h1(i),P_h2(i)}，单位：MPa；

其中，1≤i≤k，P_h1(i)为当前采集到的前管路压力，P_h2(i)为当前采集到的后管路压力；

2.6)液位数据集L＝{L₁(i),L₂(i)}，单位：m；

其中，1≤i≤k，L₁(i)为当前采集到的热水箱液位，L₂(i)为当前采集到的冷水箱液位；

2.7)软件流量某阶段设定值为q_yushe，单位：L/h；水温的某阶段设定值T_yushe，单位：℃；管路中水温的设定最大值θ_max，单位：℃；管路中水温的设定最小值θ_min，单位：℃；系统运行时管路中压力的允许最大值P_high，单位：MPa；系统运行时管路中压力的允许最小值P_low，单位：MPa；水箱中水位的最大允许值L_high，单位：m；水箱中水位的最小允许值L_low，单位：m；

(3)对步骤(2)的各试验过程状态参数数据集进行状态参数特征提取，即：

最大值max＝{q_cmax，q_Lmax,Q_Lmax，T_max，P_max，L_max}；

最小值min＝{q_cmin，q_Lmin，Q_Lmin，T_min，P_min，L_min}；

平均值

中位值

方差σ＝{σ(q_c)，σ(q_L)，σ(Q_L)，σ(T)，σ(P)，σ(L)}；

(4)当选择4000次冷热冲击试验时，流量恒定，温度周期变化，先是θ_max的高温水以q_s流量对被检热量表进行热冲击试验2.5分钟，接着是θ_min的低温水以q_s流量对被检热量表进行冷冲击试验2.5分钟，如此循环进行4000个周期，每个周期持续5分钟，总耗时20000分钟；

(5)建立4000次冷热冲击试验的状态特征参数模型

管路压力P满足集合O_GYmax∩O_GYmin，其中:

集合O_GYmax：P_max≤P_high

集合O_GYmin：P_min≥P_low

水箱液位L满足集合O_SWmax∩O_SWmin，其中：

集合O_SWmax：L_max≤L_high

集合O_SWmin：L_min≥L_low

q_yushe＝q_s，瞬时流量q_c满足集合O_CLSmax∩O_CLSmin∩O_LELS1∩O_LELS2，则供水系统处于稳定状态；

集合O_CLSmax：q_cmax≤q_yushe

集合O_CLSmin：q_cmin≥q_yushe(1-5％)

集合O_LELS1：σ(q_ce1)≤0.5％×q_yushe

集合O_LELS2：

被检热量表的累积流量q_Le2满足集合O_LJ，集合O_LJ为：

当T_yushe＝θ_max时，管路中水流温度T满足集合O_GLGWG∩O_GLGWD∩O_GLGWC，则水温正常；

集合O_GLGWG1：(T_c2max≤θ_max)∪(T_c3max≤θ_max)

集合O_GLGWD1：(T_c2min≥θ_max-5℃)∪(T_c3min≥θ_maxx-5℃)

集合O_GLGWC1：|T_c21(i)-T_c22(i)|≤5℃

当T_yushe＝θ_min时，管路中水流温度T满足集合O_GLDWG∩O_GLDWD∩O_GLDWC，认为水温正常

集合O_GLDWG2：(T_c2max≤θ_min)∪(T_c3max≤θ_min)

集合O_GLDWD2：(T_c2min≥θ_min+5℃)∪(T_c3min≥θ_min+5℃)

集合O_GLDWC2：|T_c21(i)-T_c22(i)|≤5℃

(6)根据步骤(3)所提取的各状态参数的特征值，结合步骤(5)建立的各个温度状态的特征参数模型进行异常判定，即：

其中：f(μ,σ，max，min,Med，Desc，Asc)为异常点检测函数，1表示正常，0表示异常，E₃为试验方法3，即4000次冷热冲击试验下的所有特征参数集合，X₃为试验方法3下的当前特征参数集合；

E₃＝(O_GYmax∩O_GYmin)∩(O_SWmax∩O_SWmin)∩(O_CLPmax∩O_CLPmin∩O_LELP1∩O_LELP2)∩(O_LJ)∩((O_GLGWG∩O_GLGWD∩O_GLGWC)∪(O_GLDWG∩O_GLDWD∩O_GLDWC))

若检测数据结果为异常，则获取其异常点的所有特征值，加入到异常数据集中，异常数据集记录了过程状态参数在不同工况状态下采用不同特征提取方法所检测出的异常点的集合，并对异常点进行验证。