[发明专利]基于曲波变换和核稀疏的抽油井半监督故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于曲波变换和核稀疏的抽油井半监督故障诊断方法，其特征在于包括以下步骤：

1)通过现场示功仪获取n(n＝l+u)个示功图数据作为训练样本，其中l个示功图为已知标签数据，u个示功图为无标签数据；

2)根据波动方程，利用有限差分法将n个示功图转化为井下泵功图，再将每个泵功图转化大小为m×m像素的灰度图像；

3)对每个泵功图X_i进行曲波变换，得到第i个泵功图的s个尺度的系数矩阵C_i：

C_i＝{c_ij}，i＝1，…，n，j＝1,…,s，其中n为泵功图总数量，s＝log₂m-3；

4)根据第一个尺度的系数矩阵c_i1计算单幅泵功图的特征向量V_i；

5)将全部有标签的泵功图的特征向量作为字典D，D＝{V_i}，i＝1，…，l；对每个未标记泵功图特征向量V_j,j＝1,…,u，求稀疏系数

6)利用稀疏系数，计算每个无标签泵功图的虚拟标签

7)将训练样本中所有泵功图的特征向量作为字典D'，D'＝{V_i}，i＝1,…,l+u；对每一个待诊断的测试样本，计算其特征向量V_test，并求得其对应的稀疏系数

8)利用稀疏系数计算待诊断样本的虚拟标签y_test，并据此判断故障类型。

2.按权利要求1所述的基于曲波变换和核稀疏的抽油井半监督故障诊断方法，其特征在于：步骤4)中，根据第一个尺度的系数矩阵c_i1计算单幅泵功图的特征向量V_i为：对由曲波变换得到的尺度系数矩阵中的第一个尺度的系数矩阵c_i1，采用非重叠的方式按照2×2的大小进行二进剖分，分别计算每个剖分子块的灰度均值，得到一个特征矩阵c_i′₁，将矩阵c_i′₁按照如下公式进行归一化：

将归一化后的矩阵c′_i1的每一列级联成一个向量，即得到单幅泵功图的特征向量V_i。

3.按权利要求1所述的基于曲波变换和核稀疏的抽油井半监督故障诊断方法，其特征在于：步骤6)利用稀疏系数计算每个无标签泵功图的虚拟标签为：

利用稀疏系数和全部有标签的泵功图的标签集合Y_D＝{y_i},i＝1,K,l直接计算每个无标签泵功图的虚拟标签

4.按权利要求1所述的基于曲波变换和核稀疏的抽油井半监督故障诊断方法，其特征在于：步骤8)利用稀疏系数计算待诊断样本的标签y_test为：

利用稀疏系数全部有标签泵功图的标签集合Y_D＝{y_i},i＝1,K,l，以及全部无标签泵功图的虚拟标签集合i＝1,K,u直接计算待诊断样本的虚拟标签

标签y_test中数值最大的元素所对应的序号i，即代表当前发生第i类故障。