中国石油大学(华东)蔡宝平获国家专利权
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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利海洋石油水下生产系统健康感知加强的模型预测控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119886465B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510360951.8,技术领域涉及:G06Q10/04;该发明授权海洋石油水下生产系统健康感知加强的模型预测控制方法是由蔡宝平;邵筱焱;刘永红;张锐;高春坦;王陈玉书;刘贵杰;吴世博;李心成;吴奇兵;李清平;隋中斐;高磊;葛伟凤设计研发完成,并于2025-03-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本海洋石油水下生产系统健康感知加强的模型预测控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及石油工程技术领域,提出一种海洋石油水下生产系统健康感知加强的模型预测控制方法,该方法包含三个核心步骤:多源传感器信息融合、健康评估与剩余使用寿命预测、健康感知加强的模型预测控制。通过融合多源传感器数据,构建健康指数和动态贝叶斯网络模型,预测系统剩余使用寿命,并将健康状态和生产目标纳入优化框架,动态调整电潜泵转速和油嘴开度,实现生产效率与设备寿命的平衡;本发明通过多源传感器数据融合提高状态监测精度,利用动态贝叶斯网络实现灵活实时的健康评估,为维护决策提供科学依据。健康感知加强的模型预测控制优化了控制指令,确保了生产过程的安全性与效率,有效延长系统使用寿命,具有重要的实用价值。
本发明授权海洋石油水下生产系统健康感知加强的模型预测控制方法在权利要求书中公布了:1.一种海洋石油水下生产系统健康感知加强的模型预测控制方法,其特征在于,包括:首先,通过多源传感器信息融合,对压力、温度、振动传感器数据进行预处理和对齐,并将数据归一化后融合;其次,基于融合数据构建健康指数HI,并利用动态贝叶斯网络模型预测水下生产系统的健康状态和剩余使用寿命;最后,通过模型预测控制,将设备健康状态和生产目标纳入优化框架,动态调整电潜泵转速和油嘴开度,以实现生产效率最大化和设备寿命延长的平衡;控制器接收实时传感器数据、剩余使用寿命预测和油气产量目标,输出控制指令,并通过二次规划求解器生成最优控制序列;具体包括如下步骤:多源传感器信息融合:对来自水下生产系统各组件的压力传感器、温度传感器、振动传感器的数据进行预处理与对齐,采用滑动窗口法解决采样频率不一致问题,对低频数据进行线性插值,使其与高频数据的时间戳对齐,并进行均值计算,生成统一频率的输出数据;将不同量纲的传感器数据归一化到[0,1]区间,便于后续融合计算;利用各组件的可靠性分配权重,基于各组件传感器数据,采用加权平均法融合多源传感器数据;健康评估与剩余使用寿命预测:基于融合的多源传感器数据,构建反映水下生产系统当前健康状态的健康指数HI;利用各组件传感器数据和各组件可靠性分配权重构建水下生产系统健康状态动态贝叶斯网络模型,随着时间变化,当各个传感器数据更新,新的数据通过证据节点输入到水下生产系统健康状态动态贝叶斯网络中,完成对该模型的健康指数动态更新;根据水下生产系统健康状态动态贝叶斯网络获取的动态健康指数,计算水下生产系统的剩余使用寿命;健康感知加强的模型预测控制:将设备健康状态和生产目标同时纳入优化框架,动态调整电潜泵转速和油嘴开度,实现生产效率最大化和设备寿命延长的平衡;控制器架构中输入为实时传感器数据、剩余使用寿命预测结果和预期油气产量目标,输出为电潜泵转速控制指令和油嘴开度控制指令,核心模块包含状态预测模型、剩余使用寿命约束模块和优化求解器;目标函数综合考虑油气产量跟踪误差和设备健康损耗,将剩余使用寿命预测值转化为控制输入的上下限约束,压力流量等状态变量需在安全范围内;基于系统模型预测未来时域内的状态变量,构建目标函数和约束条件,调用二次规划求解器生成最优控制序列,将最优控制指令发送至执行机构,并更新系统状态,进入下一控制周期。
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