基于数据流的石油电力电子系统自动化控制软件的设计.pdf

第3 3 卷第 l 2 2 0 1 4 ． 1 2 规划设计 基于数据流的石油电力电子系统自动化控制软件的设计 陈黎’ 李朝明 1重庆财经职业学院2重庆新泰机械有限责任公司 摘要多数油田中的油水井趋势分析具有工作量复杂、工作周期较长、工作效率低的缺 ．占 、 。针对这些问题 ，采用数据流单个参数预坝 q 再整合所有参数进行趋势分析预报 ，完成对油水 井的工作状态更准确、全面、高效、系统性的预测，提供 日常维护、故障分析、故障诊断和故 障预警功能，还能为生产者提供更为精准的趋势分析信息， 为管理者提供更为直观、客观的决策支持。 关键词数据流；自动化控制；系统设计；结果验证 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ ． i s s n ． 1 0 0 6 - 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 1 2 ． 0 2 5 石油电力电子 自动化系统主要是借助软件通过 实时采集、传输、分析和发布并处理油水井的有关 参数进行工作的，这些参数包括油井的压力、环境 温度、供电电压、工作电流、载荷量等数据信息。 石油电力电子系统自动化控制软件主要完成对石油 系统的油水井状态的趋势分析，整个系统设计中涉 及多领域、多层次的知识模块，相关数据具有连续 性强、 传输速度快、规模庞大等特点，为了实时进 行监测和数理分析 ，就必须不断开发出新 的软件系 统，以期满足生产者和管理者的使用要求。 近几十年信息科学技术发展迅速，使得对于抽 油机井工作状态的分析及诊断方面的技术有了质的 飞跃，尤其是在计算机技术应用到工作状况的分析 及诊断中后，抽油机工况的技术诊断又上升了一个 台阶。多数油田中的油水井趋势分析具有工作量复 杂、工作周期较长、工作效率低的缺点。针对这些 问题，采用数据流单个参数预测再整合所有参数进 行趋势分析预报，完成对油水井的工作状态更准 确 、全面、高效 、系统性的预测，提供 日常维护、 故障分析、故障诊断和故障预警功能，还能为生产 者提供更为精准的趋势分析信息，为管理者提供更 为直观、客观的决策支持。 1 数据流算法 1 ． 1 最小二乘多元回归趋势分析算法 石油电力电子系统 自 动化控制系统是以分割点 为基础的最小二乘多元回归分析算法进行石油相关 参数的数据流趋势分析的。进行分析是为了以应用 之前收到的数据流作为主要研究对象进行原模型的 建立，然后应用每一个新来的数据流元素将原模型 填充完整 ，并对模型中参数重新计量实现模型修正 的作用。之后修正模型进行两项拟合操作用统计 检验法对拟合模型进行比较统计 ，检测是否和原模 型类似或为原模型中某个特例。结果类似，则仍旧 应用拟合模型线性回归，使原模型修正成新模型； 反之，证明新数据的统计特性不相同了，使得拟合 模型变成新模型，这时以新到达数据为新模型的开 头重新线性回归，并以新到达数据为统计分割点进 行趋势特征值的提取，最终实现趋势的分析。 1 ． 2 模式异常算法 在石油行业的载荷数据流趋势分析结果的基础 上进行的模式异常检测，在数据流模型中进行载荷 数据流模式异常监测 ，是通过欧氏距离算法完成数 据流模式异常定义的。首先，应用数据流挖掘训练 标准数据流和真实监测数据流与标准数据间的相似 标准距 。加人数据流在 ．s 数据流片段内异常， 肯定使得标准数据 和预测数据 间相似距超过 标准相似距阈值 兄 ，表现为模式异常；然后，对 模式异常实施运算 定义数据流片段 ．s ，正常工 况的监测和标准数据流相似距为 r 『 ，以当前窗所有 数据片段均值为标准相似距为 ，再计算同数据流 片段的预测和标准数据流相似距为 r ， ，如果 r ， 大 于 说明模式异常。 2 软件整体设计模型 2 ． 1 软件系统整体设计 石油电力电子系统 自动化控制系统基于集中数 据流挖掘体系，应用数据流的挖掘算法，达到石油 采集工况的趋势预测 目标，首先设计出总体框图， 如图1 所示。该系统总体设计目标是时空复杂度 降低、增量维护性能良好、自适应性提高等。该系 统应用多种较为先进的数据流算法，提供实时精 确、操作性强的趋势分析预测 自 动化系统，包括数 据流源层、数据流待挖掘层、数据流挖掘层、知识 一 4 4 一{ 油 气 田 地 面 工 程 h t t D ／ ／ w w w ．v at dm ac． c 。m1