[发明专利]一种基于油高软测量预测的加油站油罐泄漏检测预警方法

权利要求书

1.一种基于油高软测量预测的加油站油罐泄漏检测预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)获取加油站当前时刻和历史的运行状态数据，所述运行状态数据为正常无泄漏的平稳状态下的运行数据，其中历史运行状态数据包括液位仪系统中的多组油高H、温度T、读取时间t和站点交易信息系统中的罐内油量V，当前时刻运行状态数据包含当前时刻的油高、温度和罐内油量；具体为：

利用液位仪系统获取油高H、温度T、读取时间t；利用站点交易信息系统获取提枪时间t_t，挂枪时间t_g，每一次加油的销售量，即油罐内油量变化量ΔV；

通过站点交易信息系统的提枪时间t_t、挂枪时间t_g与液位仪系统采样时间的对应情况从液位仪数据中除去加油数据，即提枪时间和挂枪时间之间的数据；剔除卸油操作的数据段即油高明显增加的数据段；去除异常点；最终得到除去卸油段和加油段后的多段油量守恒数据，即为平稳状态下的运行数据；

将加油站历史运行状态数据中根据油量划分成多个平稳状态S₁、S₂…S_l，每个平稳状态内包括1个或多个时刻的运行状态数据，每一个平稳状态之间油量不同，将第一个平稳状态S₁作为参考起点，给定一个油量为初始值零，则第二个平稳状态S₂的油量依次类推第k个平稳状态S_k的油量为其中，m_k表示在平稳状态S_k下包含的运行状态数据个数，k＝1，2，…，l；根据平稳状态编号S和时间顺序重新构建特征状态矩阵，所述特征状态矩阵包含变量平稳状态编号S、油高H、温度T和该平稳状态下的油量V；

(2)将当前时刻运行状态数据和一组或多组历史运行状态数据输入至一在考虑油量变化的情况下构建的油高软测量模型中，对当前时刻的油高进行预测，根据预测的油高与实际测量的误差判断油罐是否发生泄漏；

其中，油高软测量模型具体表示为：

H_a＝f(T_a，H_b，T_b，V_a-V_b)

式中，下标a表示预测时刻的索引，b表示为用于预测的历史时刻的索引，H_a、T_a、V_a分别为t_a时刻的油高、温度和油量，H_b、T_b、V_b分别为t_b时刻的油高、温度、油量；f()为油高软测量模型，通过利用步骤1获取的加油站历史运行状态数据进行回归构建获得，具体为：

取特征状态矩阵中每个t时刻的油高作为输出变量构造向量Y_train；针对每个时刻，从特征状态矩阵其余所有时刻的数据中随机选择N_k次分别和t时刻的温度拼成输入矩阵X_train；[Y_train，X_train]为最终完整的训练数据集矩阵；其中，将N_k次预测的均值作为最终油高的预测值，对训练数据集矩阵进行回归构建获得油高软测量模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将当前时刻运行状态数据和一组或多组历史运行状态数据输入至一在考虑油量变化的情况下构建的油高软测量模型中，对当前时刻的油高进行预测，具体为：

从特征状态矩阵中选择多组连续的历史运行状态数据t_p-i，t_p-i-1，...，t_p-j，i＜j，的样本分别进行j-i+1次预测；t_p表示待预测的当前时刻，t_p-i：t_p-j时刻的数据和t_p时刻的温度组成输入矩阵X_test，对t_p时刻的油高进行预测，将j-i+1次预测的均值作为最终油高的预测值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，还包括预警步骤，具体为：基于误差阈值的储油罐漏油故障预警：

当预测的油高与实际测量的误差超过设定的阈值区间则判断油高数据异常，油罐发生泄漏，立即报告站端采取维修措施；其中，阈值区间为根据模型在训练数据集上的预测结果和实际油高之间的误差，对所有绝对误差取置信度为0.95的置信区间。