[发明专利]一种基于改进证据融合算法的燃气管网泄露等级判断方法

说明书

本发明公开了一种基于改进证据融合算法的燃气管网泄露等级判断方法，该方法利用传感器测量的燃气管网信息获得用于判断燃气管网泄露的多条证据源；对于弱决策证据，将mass值最高焦元的焦元权值取1，其他焦元分别乘以各自的焦元权值，从而有效扩大最大信任焦元与其他焦元之间的差异，使得证据融合结果更加可靠，收敛速度快。对于冲突证据，采用平均证据对冲突证据进行代替，并用证据距离权值对此冲突证据进行限制，降低其对证据合成结果的影响，使弱决策证据能发挥其决策作用。使用本发明能够提高燃气管网泄露等级决策的准确性。

技术领域

本发明涉及决策证据融合技术领域，尤其涉及一种基于改进证据融合算法的燃气管网泄露等级判断方法。

背景技术

对于燃气管网泄露等级判断可以采用证据融合的方式。该方案利用燃气管线上的压力、流量等多类传感器提取的泄漏信息，构建证据源；这些证据源具有冗余性、互补性和冲突性，需要进行有效的融合处理，从而可提高燃气管网泄漏诊断准确率。

对证据源的融合可以采用Dempster-Shafer(DS)证据理论进行不确定性推理实现。证据理论重点在于利用Dempster合成规则融合多源信息，提供决策支持。在实际应用中冲突证据是普遍存在的，当证据间信息高度冲突时，由于证据组合公式中采用了归一化因子，组合结果经常与事实相违背。DS算法存在的问题有：

(1)当证据完全冲突时，算法中合成规则的分母为O，无法使用DS合成公式。

(2)当证据间高冲突时，可能得到与直观不符的结果。如，燃气管道泄漏等级的辨识框架Θ中的元素对应于不同的泄露等级。假设在辨识框架Θ＝{A，B，C}下有2条证据，每条证据中具有三个命题A、B、C，且A，B，C分别对应泄露等级A级、B级、C级。这三个命题的基本概率分配函数值(BPA)或者称为mass值为：

m₁(A)＝0.9，m₁(B)＝0.1，m₁(C)＝0；

m₂(A)＝0，m₂(B)＝0.1，m₂(C)＝0.9。

其中，证据1支持命题A，证据2支持命题C，2条证据对命题B的支持度均不高，然而通过DS组合公式合成后，得到m(A)＝m(C)＝0，m(B)＝1，结果是支持命题B，即可信度最小的命题在合成后反而可信度最高，明显与事实相悖。

(3)证据间低冲突时仍可能得到与直观相违背的融合结果。如，在辨识框架Θ＝{A，B，C}，A下有3条证据，mass值为：

m₁(A)＝0.46，m₁(B)＝0.41，m₁(C)＝0.13

m₂(A)＝0.46，m₂(B)＝0.41，m₂(C)＝0.13

m₃(A)＝0.10，m₃(B)＝0.80，m₃(C)＝0.10

其中，证据1、2支持A，证据3支持B，且证据1、2的最大信任焦元A和次大信任焦元B之间差值较小。服从多数原则，直观上三条证据的合成结果应为命题A，然而根据DS合成规则得到合成结果为：m(A)＝0.1345，m(B)＝0.8548，m(C)＝0.0107，结果支持命题B，与事实不符。

国内外学者针对冲突问题进行了大量研究改进工作，目前，主要的证据融合算法改进研究可分为修正证据源和改进合成规则两个方向。