1.一种基于逆高斯过程和EM-PF的管道剩余寿命预测方法,其特征在于,包括以下步骤:获取油气管道的腐蚀数据,再根据油气管道的腐蚀数据利用随机过程-逆高斯过程描述油气管道的腐蚀退化过程,建立油气管道状态空间模型的状态方程及观测方程,再根据油气管道状态空间模型的状态方程及观测方程建立逆高斯-状态腐蚀退化模型,然后根据逆高斯-状态腐蚀退化模型预测油气管道的剩余寿命;
令Nl为粒子个数,Td为腐蚀油气管道泄漏管壁破裂的时刻,ωi为第i个粒子的权重,Xd为油气管道壁厚的最大值, 为当前时刻的观测序列,为当前时刻管壁观测值序列,ti为腐蚀油气管道第i次时的管壁状态检测时刻,xi为ti时刻的管壁状态值, 为第n次检测管道所获得的状态序列, 为第1次检测管道所获得的状态序列,yi为ti时刻的退化量观测值, 为第n次检测管道所获得的观测序列, 得到ti时刻的剩余寿命τi分布函数以及当腐蚀信息值 时,腐蚀油气管道的平均剩余寿命 为:预测tk时刻的油气管道的状态概率密度函数 为:
通过 表示式(12),则油气管道的剩余寿命分布函数 及其概率密度函数 分别为:
则当腐蚀信息值为 时,油气管道的平均剩余寿命 为:
2.根据权利要求1所述的基于逆高斯过程和EM-PF的管道剩余寿命预测方法,其特征在于,设油气管道管壁的腐蚀状态退化过程符合逆高斯过程,yi为油气管道管壁ti时刻的腐蚀管段观测变量,xi为油气管道管壁ti时刻的腐蚀状态,则建立的油气管道状态空间模型的状态方程及观测方程分别为:xi+1-xi~IG(Λ(ti+1)-Λ(ti),λ) (4)yi=H(xi)+ε (5)其中,ε服从正态分布,y~N(cx,σ),η,λ,c,σ采用EM-PF算法估计得到。
3.根据权利要求1所述的基于逆高斯过程和EM-PF的管道剩余寿命预测方法,其特征在于,设当油气管道管壁ti时刻腐蚀状态xi达到油气管道管壁的允许最大值Xd时,油气管道管壁的腐蚀管道穿孔泄露,则油气管道管壁的腐蚀状态首次达到管壁的充许最大值Xd所需的时间Td为:Td=inf{t|X(t)≥Xd,t>0} (6)设油气管道的管壁状态退化过程为逆高斯过程,形状参数Λ(t)为单调增长函数,即Λ(t)=ηt,设y=c·xi+ε,则在观测序列 下,逆高斯-状态腐蚀退化模型为:xi-xi-1~IG(Λ(ti)-Λ(ti-1),λ) (7)yi=c·xi+ε (8)
其中,ε服从正态分布,y~N(cx,σ),η,λ,c,σ采用EM-PF算法估计得到。