[发明专利]一种输油泵工况自适应状态预警系统及方法

权利要求书

1.一种输油泵工况自适应状态预警方法，其特征在于，包括：

在线采集反映输油泵运行工况与劣化状态的特征参数，并将所述特征参数进行降噪处理；所述特征参数包括多个工况特征参数及多个劣化状态表征参数；

对降噪处理后的多个劣化状态表征参数进行相关分析，获得所述多个劣化状态表征参数之间的相关系数矩阵；

根据所述相关系数矩阵及所述多个工况特征参数将所述输油泵运行工况划分成多个工况子空间实现工况辨识，并从所述输油泵的历史运行数据中确定每个工况子空间下的劣化状态表征信号；

对每个工况子空间下的劣化状态表征信号进行特征提取与融合，对应获得每个工况子空间下的劣化评价指标；

根据每个工况子空间下的劣化评价指标，实时预测所述输油泵在每个工况子空间下的劣化状态值；

将每个工况子空间下的劣化状态值与对应报警阈值进行比较，如果预测出的劣化状态值超出对应报警阈值，则输出相应的预警信息，并估算设备剩余服役寿命；其中，所述对降噪处理后的多个劣化状态表征参数进行相关分析，获得所述多个劣化状态表征参数之间的相关系数矩阵，包括：

根据公式r_i,t＝log(y_i,t/y_i,t-1)确定每个降噪处理后的劣化状态表征参数的变化率；

根据公式确定任意两个劣化状态表征参数之间的相关系数，并基于所述相关系数构建相关系数矩阵；

其中，r_i,t为劣化状态表征参数i在t时刻的变化率，y_i,t为劣化状态表征参数i在t时刻的值，y_i,t-1为劣化状态表征参数i在t-1时刻的值；c_ij为任意两个劣化状态表征参数i和j之间的相关系数，r_j,t为劣化状态表征参数j在t时刻的变化率，T为总采样时长；

所述根据所述相关系数矩阵及所述多个工况特征参数将所述输油泵运行工况划分成多个工况子空间，包括：

根据所述多个工况特征参数构建工况特征集；

基于密度峰值的聚类方法对所述工况特征集下的劣化状态表征参数之间的相关系数矩阵进行聚类分析，从而得到所述输油泵的多个工况子空间实现工况辨识。

2.如权利要求1所述的输油泵工况自适应状态预警方法，其特征在于，所述对每个工况子空间下的劣化状态表征信号进行特征提取与融合，对应获得每个工况子空间下的劣化评价指标，包括：

对每个工况子空间下的劣化状态表征信号进行归一化处理；

对归一化处理后每个工况子空间下的劣化状态表征信号进行特征提取，对应获得每个工况子空间下的劣化特征矩阵；

利用特征融合方法对每个工况子空间下的劣化特征矩阵进行降维，对应获得每个工况子空间下的劣化评价指标。

3.如权利要求1所述的输油泵工况自适应状态预警方法，其特征在于，所述根据每个工况子空间下的劣化评价指标，实时预测所述输油泵在每个工况子空间下的劣化状态值，包括：

根据所述输油泵的历史运行信息确定所述输油泵的初始状态分布函数，并从所述初始状态分布函数中随机抽取多个权值相等的状态粒子及其权值；

根据输油泵状态退化方程x_k＝f(x_k-1,u_k-1)初步预测每个工况子空间下的劣化状态值；其中，x_k为k时刻的劣化状态值，x_k-1为k-1时刻的劣化状态值，u_k-1为k-1时刻的状态噪声；

根据公式更新每个工况子空间下状态粒子的权值；其中，为k时刻第i个状态粒子的权值，为k-1时刻第i个状态粒子的权值，为k时刻第i个状态粒子，z_k为k时刻获得的劣化评价指标，为根据z_k所得到的似然函数；

根据公式将更新后每个工况子空间下状态粒子的权值进行归一化处理，并在归一化处理后对每个工况子空间下状态粒子及其权值进行重采样，得到新的状态粒子及其权值；其中，为归一化后k时刻第i个状态粒子的权值；

根据公式更新每个工况子空间下的劣化状态值；其中，为更新后k时刻的劣化状态值，为重采样后k时刻的状态粒子，为重采样后k时刻的状态粒子的权值，N为状态粒子的数量。