Регистрация / Вход
Прислать материал

Совершенствование метода кластерного анализа сигналов акустической эмиссии при диагностике технического состояния магистрального трубопровода.

ФИО
Кац Владислав Анатольевич
Электронная почта
c044c5e0f3d646vladk_94@mail.ru
Номинация
Информационные технологии
Институт
Институт информационных технологий и автоматизированных систем управления (ИТАСУ)
Кафедра
Инженерной кибернетики
ФИО научного руководителя
к.т.н., доц. Кожаринов А. С.
Академическая группа
ММ-12-1
Наименование тезиса
Совершенствование метода кластерного анализа сигналов акустической эмиссии при диагностике технического состояния магистрального трубопровода.
Тезис

Актуальной задачей нефтегазовой отрасли является повышение качества акустико-эмиссионной (АЭ) диагностики магистальных трубопроводов. Непрерывный контроль основан на использовании систем диагностического мониторинга (СДМ), работающих в условиях постоянного воздействия внешних факторов, оказывающих неблагоприятное влияние на объект контроля. Ключевым элементом СДМ является блок классификации, позволяющий по зарегистрированным в процессе мониторинга сигналам оценить степень опасности дефектов-источников АЭ.

Классификация АЭ сигналов посредством кластерного анализа (КА) осуществляется с использованием метода k-средних, позволяющего манипулировать большими объемами данных и не являющегося иерархическим, т.е. не требующего построения дендрограммы. Вместе с тем метод k-средних имеет недостатки, наличие которых существенно влияет на результат КА и его интерпретацию:

  1. Число кластеров задается априорно.
  2. Отсутствует формализованная процедура выбора координат начальных кластеров.
  3. Является произвольным выбор информативных признаков, в пространстве которых визуализируется картина КА.

В настоящей работе были предложены алгоритмы, оптимизирующие метод k-средних посредством исключения влияния перечисленных выше особенностей:

  1. Число кластеров рассчитывалось на основе минимизации так называемого критерия “rate distortion”, разработанного в рамках теории информации Шеннона.
  2. Координаты начальных кластеров рассчитывались из условия максимальной удаленности их центроидов друг от друга.
  3. В качестве диагностических признаков для расчета и отображения результатов кластерного анализа использовались канонические компоненты. Каждая из них представляет собой линейную комбинацию информативных параметров АЭ, между которыми существует максимальная линейная корреляция. 

Практическое применение разработанных алгоритмов осуществлено при разработке акустико-эмиссионной СДМ объекта контроля - участка магистрального нефтепровода Демьянское-Конда (АО «Транснефть–Сибирь»). Число кластеров по критерию "rate distortion" оказалось равным четырем. Соответствующая величина ошибки распознавания при классификации дефектов по тестовой выборке не превышала 0.02%.

Научный руководитель – к.т.н., доц. Кожаринов А.С.