基于隐半马尔科夫动态优化模型的海底管道剩余寿命预测研究
发布时间：2024-03-03 12:34
随着我国工业技术的不断发展,海底管道作为主要运输方式的海洋资源开采已经成为获取自然资源的重要手段。但由于海底环境复杂,管道遭受腐蚀侵蚀,介质泄漏会造成严重的环境污染、人员伤亡和不可估量的经济损失。近几十年,海底管道进入服役中后期,安全事故频发,定期对海底管道进行检测维修成为了急需开展的工作方向。对海底管道进行剩余寿命预测,对于延长其服役年限、降低维修成本、保障工业生产安全,具有十分重要的社会及经济意义。为延长服役期限,本文旨在预测海底管道剩余寿命,主要研究内容分为以下三个部分:第一部分,在时间维度优化隐半马尔科夫模型。为符合实际海底管道失效退化规律,利用时变矩阵代替原固定状态矩阵,将原矩阵分别以常数、乘数和指数矩阵代替,解决原模型预测呈阶梯状的问题,提高剩余寿命预测精确性。第二部分,在空间维度优化隐半马尔科夫模型,结合粒子群算法形成组合模型。通过异步时变方法改善粒子群算法,使其具有动态性,然后改善隐半马尔科夫模型原有参数,提高组合模型空间动态分类寻优能力,进一步提高预测准确性。第三部分,以寿命预测研究为基础,结合海底管道维修技术性指标和经济性指标,建立维修策略模型。将海底管道腐蚀程度分...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 选题背景
1.2 课题研究目的及意义
1.2.1 研究目的
1.2.2 研究意义
1.3 管道腐蚀预测的研究现状
1.3.1 管道腐蚀预测的国外研究现状
1.3.2 管道腐蚀预测的国内研究现状
1.4 研究内容及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究创新点
1.4.3 技术路线
1.5 本章小结
2 海底油气管道腐蚀失效及寿命预测理论综述
2.1 海底管道失效原因相关理论
2.1.1 海底管道失效统计分析
2.1.2 海底管道失效原因分析
2.2 海底管道腐蚀因素及失效退化规律
2.2.1 海底管道腐蚀因素
2.2.2 海底管道腐蚀程度失效退化规律
2.3 海底管道剩余寿命相关理论
2.3.1 海底管道剩余寿命预测步骤
2.3.2 海底管道剩余寿命预测特点
2.3.3 现有海底管道剩余寿命预测模型
2.4 海底管道剩余寿命预测模型分析
2.4.1 马尔科夫预测模型理论
2.4.2 隐马尔科夫预测模型应用及局限性分析
2.4.3 隐半马尔科夫预测模型的确定
2.5 本章小结
3 基于TV-HSMM的海底管道剩余寿命研究
3.1 隐半马尔科夫预测模型的优化(基于时间部分)
3.2 TV-HSMM预测
3.2.1 油气管道退化状态划分
3.2.2 TV-HSMM预测模型
3.3 基于TV-HSMM的油气管道剩余寿命预测模型的建立
3.3.1 基于TV-HSMM的油气管道剩余寿命预测流程
3.3.2 参数优化
3.3.3 基于TV-HSMM的油气管道剩余寿命预测过程
3.4 案例分析
3.4.1 寿命预测可行性验证
3.4.2 预测结果精确性对比
3.5 本章小结
4 基于PSO-HSMM的海底管道剩余寿命研究
4.1 隐半马尔科夫预测模型的优化(基于空间部分)
4.2 粒子群算法
4.2.1 粒子群算法理论及衍生
4.2.2 动态粒子群参数优化
4.3 基于PSO-HSMM的油气管道剩余寿命预测流程
4.4 基于PSO-HSMM的油气管道剩余寿命预测模型的建立
4.4.1 隐半马尔科夫模型“前向-后向”变量参数优化
4.4.2 PSO-HSMM模型参数优化
4.4.3 改进的剩余寿命预测
4.5 案例分析
4.5.1 寿命预测可行性分析
4.5.2 预测结果准确性对比
4.6 本章小结
5 海底腐蚀管道维修策略制定
5.1 海底腐蚀管道维修概述
5.2 海底腐蚀管道维修策略的确定
5.2.1 海底管道维修策略的建立
5.2.2 海底管道维修策略建模
5.3 实例分析
5.4 海底腐蚀管道维修的建议
5.4.1 加强海底管道的定期检测
5.4.2 建立海底管道维修预案
5.4.3 建立专业的海底管道检测维修队伍
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
在校期间研究成果
论文
参与科研情况
专利
致谢
本文编号：3917786
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 选题背景
1.2 课题研究目的及意义
1.2.1 研究目的
1.2.2 研究意义
1.3 管道腐蚀预测的研究现状
1.3.1 管道腐蚀预测的国外研究现状
1.3.2 管道腐蚀预测的国内研究现状
1.4 研究内容及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究创新点
1.4.3 技术路线
1.5 本章小结
2 海底油气管道腐蚀失效及寿命预测理论综述
2.1 海底管道失效原因相关理论
2.1.1 海底管道失效统计分析
2.1.2 海底管道失效原因分析
2.2 海底管道腐蚀因素及失效退化规律
2.2.1 海底管道腐蚀因素
2.2.2 海底管道腐蚀程度失效退化规律
2.3 海底管道剩余寿命相关理论
2.3.1 海底管道剩余寿命预测步骤
2.3.2 海底管道剩余寿命预测特点
2.3.3 现有海底管道剩余寿命预测模型
2.4 海底管道剩余寿命预测模型分析
2.4.1 马尔科夫预测模型理论
2.4.2 隐马尔科夫预测模型应用及局限性分析
2.4.3 隐半马尔科夫预测模型的确定
2.5 本章小结
3 基于TV-HSMM的海底管道剩余寿命研究
3.1 隐半马尔科夫预测模型的优化(基于时间部分)
3.2 TV-HSMM预测
3.2.1 油气管道退化状态划分
3.2.2 TV-HSMM预测模型
3.3 基于TV-HSMM的油气管道剩余寿命预测模型的建立
3.3.1 基于TV-HSMM的油气管道剩余寿命预测流程
3.3.2 参数优化
3.3.3 基于TV-HSMM的油气管道剩余寿命预测过程
3.4 案例分析
3.4.1 寿命预测可行性验证
3.4.2 预测结果精确性对比
3.5 本章小结
4 基于PSO-HSMM的海底管道剩余寿命研究
4.1 隐半马尔科夫预测模型的优化(基于空间部分)
4.2 粒子群算法
4.2.1 粒子群算法理论及衍生
4.2.2 动态粒子群参数优化
4.3 基于PSO-HSMM的油气管道剩余寿命预测流程
4.4 基于PSO-HSMM的油气管道剩余寿命预测模型的建立
4.4.1 隐半马尔科夫模型“前向-后向”变量参数优化
4.4.2 PSO-HSMM模型参数优化
4.4.3 改进的剩余寿命预测
4.5 案例分析
4.5.1 寿命预测可行性分析
4.5.2 预测结果准确性对比
4.6 本章小结
5 海底腐蚀管道维修策略制定
5.1 海底腐蚀管道维修概述
5.2 海底腐蚀管道维修策略的确定
5.2.1 海底管道维修策略的建立
5.2.2 海底管道维修策略建模
5.3 实例分析
5.4 海底腐蚀管道维修的建议
5.4.1 加强海底管道的定期检测
5.4.2 建立海底管道维修预案
5.4.3 建立专业的海底管道检测维修队伍
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
在校期间研究成果
论文
参与科研情况
专利
致谢
本文编号：3917786
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