CN117973267A - 一种燃气数据的异常检测方法 - Google Patents

一种燃气数据的异常检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃气数据的异常检测方法，涉及数据处理技术领域，包括：计算得出实时燃气用量速度；建立燃气温度对燃气压力的影响模型，建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型；获取静态燃气压力；判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值；判断实时燃气预估压力与实时燃气压力的差距是否在预设压力内；在燃气用量数据未出现异常的条件下，判断实时燃气压力与燃气压力标准值的差距是否在预设压力内；判断实时燃气温度与燃气温度标准值的差距是否在预设压力内。通过燃气温度对燃气压力的影响模型和燃气用量速度对燃气压力的影响模型，不会将并非是异常情况的数据误判为异常数据，异常检测精准性得到提高。

Description

一种燃气数据的异常检测方法
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，具体是涉及一种燃气数据的异常检测方法。
背景技术
随着社会的发展，燃气作为一种重要的能源被广泛应用，燃气在能源结构中所占的比重与日俱增，燃气应用场景越来越多元化，对燃气输送的安全性提出了更高的要求。
然而，随着燃气应用越来越广泛，燃气安全问题也愈演愈烈，出现了多起燃气泄漏等燃气事故。燃气事故的有效预防成了行业内重点关注的问题。预防燃气事故的有力方法为对燃气数据进行检测，及时发现燃气数据中存在的异常情况。
但由于用户使用燃气的习惯存在变化，因此，单纯使用燃气的历史数据形成的标准作为燃气数据异常判断的依据，会将很多并非是异常情况的数据误判为异常数据，异常检测的精准性有待提高。
发明内容
为解决上述技术问题，提供一种燃气数据的异常检测方法，本技术方案解决了上述背景技术中提出的由于用户使用燃气的习惯存在变化，因此，单纯使用燃气的历史数据形成的标准作为燃气数据异常判断的依据，会将很多并非是异常情况的数据误判为异常数据，异常检测的精准性有待提高的问题。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种燃气数据的异常检测方法，包括：
在燃气用户处获取历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度；
根据历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度，形成燃气用量瞬时速度阙值、燃气压力标准值和燃气温度标准值；
在燃气用户处获取实时燃气用量、实时燃气压力和实时燃气温度；
根据实时燃气用量，计算得出实时燃气用量速度；
建立燃气温度对燃气压力的影响模型，建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型；
从历史数据中，获取实时燃气用量为0，燃气温度为预设温度的条件下的静态燃气压力；
判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值，若否，燃气用量数据未出现异常；
若是，则根据燃气温度对燃气压力的影响模型和燃气用量速度对燃气压力的影响模型，计算得出实时燃气预估压力；
判断实时燃气预估压力与实时燃气压力的差距是否在预设压力内，若是，则燃气用量数据未出现异常，若否，则燃气用量数据出现异常，燃气存在泄露的情况；
在燃气用量数据未出现异常的条件下，判断实时燃气压力与燃气压力标准值的差距是否在预设压力内，若是，则燃气压力数据未出现异常，若否，则判断实时燃气压力是否小于燃气压力标准值，若是，则燃气压力数据未出现异常，若否，则燃气压力数据出现异常，存在外部温度过高的情况；
在燃气用量数据未出现异常和燃气压力数据未出现异常的条件下，判断实时燃气温度与燃气温度标准值的差距是否在预设压力内，若是，则燃气温度数据未出现异常，若否，则判断实时燃气温度是否小于燃气温度标准值，若是，则燃气温度数据未出现异常，若否，则燃气温度数据出现异常，存在外部温度过高的情况。
优选的，所述在燃气用户处统计历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度包括以下步骤：
获取每分钟燃气用量、每分钟燃气压力和每分钟燃气温度；
按季节对每分钟燃气用量、每分钟燃气压力和每分钟燃气温度进行归类，将同季节的每分钟燃气用量、每分钟燃气压力和每分钟燃气温度归为同类。
优选的，所述形成燃气用量瞬时速度阙值、燃气压力标准值和燃气温度标准值包括以下步骤：
在同季节中的将对应同一时刻的每分钟燃气用量作为燃气用量瞬时速度；
在同季节中的将对应同一时刻的燃气用量瞬时速度中的最大值，作为燃气用量瞬时速度阙值，将燃气用量瞬时速度阙值与季节配对；
在同季节中的将对应同一时刻的每分钟燃气压力累加并求均值，得到燃气压力标准值，将燃气压力标准值与季节配对；
在同季节中的将对应同一时刻的每分钟燃气温度累加并求均值，得到燃气温度标准值，将燃气温度标准值与季节配对。
优选的，所述根据实时燃气用量，计算得出实时燃气用量速度包括以下步骤：
获取实时燃气用量，在预设时间后，获取实时更新燃气用量；
实时更新燃气用量与实时燃气用量的值除以预设时间，得到实时燃气用量速度。
优选的，所述建立燃气温度对燃气压力的影响模型包括以下步骤：
获取燃气温度范围，等间距分割燃气温度范围，得到至少一个温度点；
在燃气温度为基准温度的条件下，改变燃气温度至温度点的值，根据燃气压力的变化数据，计算得出第一燃气压力变化比例；
将温度点的值与第一燃气压力变化比例配对为坐标，拟合得到第一拟合函数，其中，第一拟合函数以温度作为自变量。
优选的，所述建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型包括以下步骤：
获取燃气用量速度范围，等间距分割燃气用量速度范围，得到至少一个速度点；
在燃气用量速度为燃气用量基准速度的条件下，改变燃气用量速度至速度点的值，根据燃气压力的变化数据，计算得出第二燃气压力变化比例；
将速度点的值与第二燃气压力变化比例配对为坐标，拟合得到第二拟合函数，其中，第二拟合函数以燃气用量速度作为自变量。
优选的，所述判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值包括以下步骤：
获取实时燃气用量速度所对应的目标季节；
调用目标季节对应的燃气用量瞬时速度阙值与实时燃气用量速度进行比较。
优选的，所述计算得出实时燃气预估压力包括以下步骤：
将实时燃气温度代入第一拟合函数中，得到第一变化因子；
将实时燃气用量代入第二拟合函数中，得到第二变化因子；
将预设温度代入第一拟合函数中，得到第三变化因子；
静态燃气压力除以第三变化因子并乘以第一变化因子，得到中转燃气压力；
中转燃气压力乘以第二变化因子，得到实时燃气预估压力。
优选的，所述判断实时燃气压力与燃气压力标准值的差距是否在预设压力内包括以下步骤：
获取实时燃气压力所对应的目标季节；
调用目标季节对应的燃气压力标准值与实时燃气压力进行比较。
优选的，所述判断实时燃气温度与燃气温度标准值的差距是否在预设压力内包括以下步骤：
获取实时燃气温度所对应的目标季节；
调用目标季节对应的燃气温度标准值与实时燃气温度进行比较。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过建立燃气温度对燃气压力的影响模型和建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型，由于燃气初始泄露速度很小，而燃气管道内部燃气为实时增压补充的，因此，燃气初始泄露速度对于燃气压力的影响极小，而正常燃气使用的燃气用量速度较大，会影响燃气压力，因此，可以根据两种情况对于燃气压力的不同影响情况，根据燃气压力的评估反向得出，燃气是否存在泄露的情况，进而不会将很多并非是异常情况的数据误判为异常数据，异常检测的精准性得到提高。
附图说明
图1为本发明的燃气数据的异常检测方法流程示意图；
图2为本发明的在燃气用户处统计历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度流程示意图；
图3为本发明的形成燃气用量瞬时速度阙值、燃气压力标准值和燃气温度标准值流程示意图；
图4为本发明的根据实时燃气用量，计算得出实时燃气用量速度流程示意图；
图5为本发明的建立燃气温度对燃气压力的影响模型流程示意图；
图6为本发明的建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型流程示意图；
图7为本发明的判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值流程示意图；
图8为本发明的计算得出实时燃气预估压力流程示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
参照图1所示，一种燃气数据的异常检测方法，包括：
在燃气用户处获取历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度；
根据历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度，形成燃气用量瞬时速度阙值、燃气压力标准值和燃气温度标准值；
在燃气用户处获取实时燃气用量、实时燃气压力和实时燃气温度；
根据实时燃气用量，计算得出实时燃气用量速度；
建立燃气温度对燃气压力的影响模型，建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型；
从历史数据中，获取实时燃气用量为0，燃气温度为预设温度的条件下的静态燃气压力；
判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值，若否，燃气用量数据未出现异常；
若是，则根据燃气温度对燃气压力的影响模型和燃气用量速度对燃气压力的影响模型，计算得出实时燃气预估压力；
判断实时燃气预估压力与实时燃气压力的差距是否在预设压力内，若是，则燃气用量数据未出现异常，若否，则燃气用量数据出现异常，燃气存在泄露的情况；
在燃气用量数据未出现异常的条件下，判断实时燃气压力与燃气压力标准值的差距是否在预设压力内，若是，则燃气压力数据未出现异常，若否，则判断实时燃气压力是否小于燃气压力标准值，若是，则燃气压力数据未出现异常，若否，则燃气压力数据出现异常，存在外部温度过高的情况；
在燃气用量数据未出现异常和燃气压力数据未出现异常的条件下，判断实时燃气温度与燃气温度标准值的差距是否在预设压力内，若是，则燃气温度数据未出现异常，若否，则判断实时燃气温度是否小于燃气温度标准值，若是，则燃气温度数据未出现异常，若否，则燃气温度数据出现异常，存在外部温度过高的情况；
本方案的要点在于燃气初期泄露速度小，对于燃气用量有所影响，但由于燃气是及时补充的，所以在压力数据中，燃气初期泄露速度不会显现影响，压力数据的变化全部由燃气用量速度和温度决定；
当燃气不存在泄露的情况时，因此将实时燃气用量速度全部作为正常燃气使用的用量速度，由此，计算得出的实时燃气预估压力与实时燃气压力的差距在预设压力内；
当燃气存在泄露的情况时，因此实时燃气用量速度分为两部分，一部分为正常燃气使用的用量速度，一部分为燃气泄漏速度，则应当使用正常燃气使用的用量速度，计算实时燃气预估压力，而不是使用实时燃气用量速度，计算实时燃气预估压力，使用实时燃气用量速度，计算得出的实时燃气预估压力必然会与实时燃气压力的差距超过预设压力，因此，可以将其作为判断是否出现燃气泄漏的依据；
单纯使用判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值作为是否出现燃气泄漏的依据，容易因为燃气用户的使用习惯的改变，误判异常，因此派出的检修人员会白跑一趟，浪费时间和人力。
参照图2所示，在燃气用户处统计历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度包括以下步骤：
获取每分钟燃气用量、每分钟燃气压力和每分钟燃气温度；
按季节对每分钟燃气用量、每分钟燃气压力和每分钟燃气温度进行归类，将同季节的每分钟燃气用量、每分钟燃气压力和每分钟燃气温度归为同类；
在不同季节下，燃气的用量、压力和温度都是不同的，因此，需要对季节作出区分。
参照图3所示，形成燃气用量瞬时速度阙值、燃气压力标准值和燃气温度标准值包括以下步骤：
在同季节中的将对应同一时刻的每分钟燃气用量作为燃气用量瞬时速度；
在同季节中的将对应同一时刻的燃气用量瞬时速度中的最大值，作为燃气用量瞬时速度阙值，将燃气用量瞬时速度阙值与季节配对；
在同季节中的将对应同一时刻的每分钟燃气压力累加并求均值，得到燃气压力标准值，将燃气压力标准值与季节配对；
在同季节中的将对应同一时刻的每分钟燃气温度累加并求均值，得到燃气温度标准值，将燃气温度标准值与季节配对。
参照图4所示，根据实时燃气用量，计算得出实时燃气用量速度包括以下步骤：
获取实时燃气用量，在预设时间后，获取实时更新燃气用量；
实时更新燃气用量与实时燃气用量的值除以预设时间，得到实时燃气用量速度；
实时更新燃气用量与实时燃气用量的值除以预设时间，得到的是预设时间内的燃气用量平均速度，当预设时间十分小时，燃气用量平均速度可近似看作为实时燃气用量速度。
参照图5所示，建立燃气温度对燃气压力的影响模型包括以下步骤：
获取燃气温度范围，等间距分割燃气温度范围，得到至少一个温度点；
在燃气温度为基准温度的条件下，改变燃气温度至温度点的值，根据燃气压力的变化数据，计算得出第一燃气压力变化比例；
将温度点的值与第一燃气压力变化比例配对为坐标，拟合得到第一拟合函数，其中，第一拟合函数以温度作为自变量；
不同的温度对燃气压力会有所影响，因此，需要建立燃气温度对燃气压力的影响模型，用于预测温度对燃气压力改变情况。
参照图6所示，建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型包括以下步骤：
获取燃气用量速度范围，等间距分割燃气用量速度范围，得到至少一个速度点；
在燃气用量速度为燃气用量基准速度的条件下，改变燃气用量速度至速度点的值，根据燃气压力的变化数据，计算得出第二燃气压力变化比例；
将速度点的值与第二燃气压力变化比例配对为坐标，拟合得到第二拟合函数，其中，第二拟合函数以燃气用量速度作为自变量；
不同的燃气用量速度对燃气压力会有所影响，因此，需要建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型，用于预测燃气用量速度对燃气压力改变情况。
参照图7所示，判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值包括以下步骤：
获取实时燃气用量速度所对应的目标季节；
调用目标季节对应的燃气用量瞬时速度阙值与实时燃气用量速度进行比较。
参照图8所示，计算得出实时燃气预估压力包括以下步骤：
将实时燃气温度代入第一拟合函数中，得到第一变化因子；
将实时燃气用量代入第二拟合函数中，得到第二变化因子；
将预设温度代入第一拟合函数中，得到第三变化因子；
静态燃气压力除以第三变化因子并乘以第一变化因子，得到中转燃气压力；
由于静态燃气压力获取的条件是预设温度，因此，静态燃气压力除以第三变化因子，得到燃气温度为基准温度的条件下的压力，使用该压力与第一变化因子相乘，得到中转燃气压力，则中转燃气压力为实时燃气温度影响压力后的值；
中转燃气压力乘以第二变化因子，得到实时燃气预估压力。
判断实时燃气压力与燃气压力标准值的差距是否在预设压力内包括以下步骤：
获取实时燃气压力所对应的目标季节；
调用目标季节对应的燃气压力标准值与实时燃气压力进行比较。
判断实时燃气温度与燃气温度标准值的差距是否在预设压力内包括以下步骤：
获取实时燃气温度所对应的目标季节；
调用目标季节对应的燃气温度标准值与实时燃气温度进行比较。
一种燃气数据的异常检测系统，用于实现上述的燃气数据的异常检测方法，包括：
数据获取模块，所述数据获取模块在燃气用户处获取历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度，在燃气用户处获取实时燃气用量、实时燃气压力和实时燃气温度，获取实时燃气用量为0，燃气温度为预设温度的条件下的静态燃气压力；
数据计算模块，所述数据计算模块形成燃气用量瞬时速度阙值、燃气压力标准值和燃气温度标准值，计算得出实时燃气用量速度，计算得出实时燃气预估压力；
模型建立模块，所述模型建立模块建立燃气温度对燃气压力的影响模型，建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型；
异常判断模块，所述异常判断模块判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值，判断实时燃气预估压力与实时燃气压力的差距是否在预设压力内，判断实时燃气压力与燃气压力标准值的差距是否在预设压力内，判断实时燃气压力是否小于燃气压力标准值，判断实时燃气温度与燃气温度标准值的差距是否在预设压力内，判断实时燃气温度是否小于燃气温度标准值。
再进一步的，本方案还提出一种存储介质，其上存储有计算机可读程序，计算机可读程序被调用时执行上述的燃气数据的异常检测方法。
可以理解的是，存储介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；光介质例如，DVD；或者半导体介质例如固态硬盘SolidStateDisk，SSD等。
综上所述，本发明的优点在于：通过建立燃气温度对燃气压力的影响模型和建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型，由于燃气初始泄露速度很小，而燃气管道内部燃气为实时增压补充的，因此，燃气初始泄露速度对于燃气压力的影响极小，而正常燃气使用的燃气用量速度较大，会影响燃气压力，因此，可以根据两种情况对于燃气压力的不同影响情况，根据燃气压力的评估反向得出，燃气是否存在泄露的情况，进而不会将很多并非是异常情况的数据误判为异常数据，异常检测的精准性得到提高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，包括：
在燃气用户处获取历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度；
根据历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度，形成燃气用量瞬时速度阙值、燃气压力标准值和燃气温度标准值；
在燃气用户处获取实时燃气用量、实时燃气压力和实时燃气温度；
根据实时燃气用量，计算得出实时燃气用量速度；
建立燃气温度对燃气压力的影响模型，建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型；
从历史数据中，获取实时燃气用量为0，燃气温度为预设温度的条件下的静态燃气压力；
判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值，若否，燃气用量数据未出现异常；
若是，则根据燃气温度对燃气压力的影响模型和燃气用量速度对燃气压力的影响模型，计算得出实时燃气预估压力；
判断实时燃气预估压力与实时燃气压力的差距是否在预设压力内，若是，则燃气用量数据未出现异常，若否，则燃气用量数据出现异常，燃气存在泄露的情况；
在燃气用量数据未出现异常的条件下，判断实时燃气压力与燃气压力标准值的差距是否在预设压力内，若是，则燃气压力数据未出现异常，若否，则判断实时燃气压力是否小于燃气压力标准值，若是，则燃气压力数据未出现异常，若否，则燃气压力数据出现异常，存在外部温度过高的情况；
在燃气用量数据未出现异常和燃气压力数据未出现异常的条件下，判断实时燃气温度与燃气温度标准值的差距是否在预设压力内，若是，则燃气温度数据未出现异常，若否，则判断实时燃气温度是否小于燃气温度标准值，若是，则燃气温度数据未出现异常，若否，则燃气温度数据出现异常，存在外部温度过高的情况。
2.根据权利要求1所述的一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，所述在燃气用户处统计历史燃气用量、历史燃气压力和历史燃气温度包括以下步骤：
获取每分钟燃气用量、每分钟燃气压力和每分钟燃气温度；
按季节对每分钟燃气用量、每分钟燃气压力和每分钟燃气温度进行归类，将同季节的每分钟燃气用量、每分钟燃气压力和每分钟燃气温度归为同类。
3.根据权利要求2所述的一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，所述形成燃气用量瞬时速度阙值、燃气压力标准值和燃气温度标准值包括以下步骤：
在同季节中的将对应同一时刻的每分钟燃气用量作为燃气用量瞬时速度；
在同季节中的将对应同一时刻的燃气用量瞬时速度中的最大值，作为燃气用量瞬时速度阙值，将燃气用量瞬时速度阙值与季节配对；
在同季节中的将对应同一时刻的每分钟燃气压力累加并求均值，得到燃气压力标准值，将燃气压力标准值与季节配对；
在同季节中的将对应同一时刻的每分钟燃气温度累加并求均值，得到燃气温度标准值，将燃气温度标准值与季节配对。
4.根据权利要求3所述的一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，所述根据实时燃气用量，计算得出实时燃气用量速度包括以下步骤：
获取实时燃气用量，在预设时间后，获取实时更新燃气用量；
实时更新燃气用量与实时燃气用量的值除以预设时间，得到实时燃气用量速度。
5.根据权利要求4所述的一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，所述建立燃气温度对燃气压力的影响模型包括以下步骤：
获取燃气温度范围，等间距分割燃气温度范围，得到至少一个温度点；
在燃气温度为基准温度的条件下，改变燃气温度至温度点的值，根据燃气压力的变化数据，计算得出第一燃气压力变化比例；
将温度点的值与第一燃气压力变化比例配对为坐标，拟合得到第一拟合函数，其中，第一拟合函数以温度作为自变量。
6.根据权利要求5所述的一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，所述建立燃气用量速度对燃气压力的影响模型包括以下步骤：
获取燃气用量速度范围，等间距分割燃气用量速度范围，得到至少一个速度点；
在燃气用量速度为燃气用量基准速度的条件下，改变燃气用量速度至速度点的值，根据燃气压力的变化数据，计算得出第二燃气压力变化比例；
将速度点的值与第二燃气压力变化比例配对为坐标，拟合得到第二拟合函数，其中，第二拟合函数以燃气用量速度作为自变量。
7.根据权利要求6所述的一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，所述判断实时燃气用量速度是否大于燃气用量瞬时速度阙值包括以下步骤：
获取实时燃气用量速度所对应的目标季节；
调用目标季节对应的燃气用量瞬时速度阙值与实时燃气用量速度进行比较。
8.根据权利要求7所述的一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，所述计算得出实时燃气预估压力包括以下步骤：
将实时燃气温度代入第一拟合函数中，得到第一变化因子；
将实时燃气用量代入第二拟合函数中，得到第二变化因子；
将预设温度代入第一拟合函数中，得到第三变化因子；
静态燃气压力除以第三变化因子并乘以第一变化因子，得到中转燃气压力；
中转燃气压力乘以第二变化因子，得到实时燃气预估压力。
9.根据权利要求8所述的一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，所述判断实时燃气压力与燃气压力标准值的差距是否在预设压力内包括以下步骤：
获取实时燃气压力所对应的目标季节；
调用目标季节对应的燃气压力标准值与实时燃气压力进行比较。
10.根据权利要求9所述的一种燃气数据的异常检测方法，其特征在于，所述判断实时燃气温度与燃气温度标准值的差距是否在预设压力内包括以下步骤：
获取实时燃气温度所对应的目标季节；
调用目标季节对应的燃气温度标准值与实时燃气温度进行比较。
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