本发明涉及天然气监测，更具体地说，它涉及一种压力表异常状态定位分析方法、系统、终端及介质。
背景技术：
1、天然气管道是指将天然气从开采地或处理厂输送到城市配气中心或用户端的管道，又称输气管道。为了实现天然气管道安全、可靠的运行，需要在天然气管网的各个节点中配置流量计来计量管道内天然气的流量值、配置压力表来监测管道内天然气的压力情况以及配置温度传感器来监测节点附近的环境温度。
2、对于天然气管道中的压力表来说，引起压力表指针变化的因素主要有用户端用气和管道泄露，现有技术中记载有采用机器学习算法来对天然气管道故障或异常进行监测或预测的技术，其不仅依赖以往的历史数据，针对不同的天然气管网还需要训练出不同的监测模型，对于不同应用环境和地理环境下的天然气管网来说，其普适性较差。此外，压力表指针的显示误差还受机械磨损和器件损坏等因素影响，所以直接应用压力表指针的显示值或相邻压力表指针的显示值之间的关联性来分析天然气管道上的压力表异常数据容易存在较大的误差。例如，在用气高峰期和低峰期受管道内天然气流速影响，依据同一阈值对不同时期的压力表异常判断的结果存在明显差异。又例如，两个关联的压力表之间也容易存在偶然性误差，即同步异常。
3、因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的压力表异常状态定位分析方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种压力表异常状态定位分析方法、系统、终端及介质，针对同一天然气管网中各监测节点的压力表异常状态进行实时同步分析，通过分析各监测节点中流速变化值与压力变化值之间的映射情况，可以直观体现出正常压力情况与异常压力情况对于流速变化的响应差异，且将异常判断过程中标准情况的误差分摊至多个监测节点，可以同时对各监测节点所存在的管道泄露、压力表损坏、压力机械误差等情况进行同步预警。
2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、第一方面，提供了一种压力表异常状态定位分析方法，包括以下步骤：
4、获取各监测节点中流量计所采集的初始流量值和压力表所采集的初始压力值；
5、根据初始流量值和管道截面积确定相应监测节点所处管道的初始流速值；
6、采用滑动窗口分别对初始流速值、初始压力值进行滑动分析，以确定相应监测节点在相同时刻的流速变化值和压力变化值；
7、对各监测节点在同一时刻的流速变化值和压力变化值进行聚类分析，以确定各个聚类中心的流速变化参考值和压力变化参考值；
8、根据各个聚类中心的流速变化参考值和压力变化参考值拟合构建流速与压力之间的映射函数；
9、根据流速变化值和映射函数确定相应监测节点的压力变化标准值；
10、确定压力变化值与压力变化标准值之差的绝对值，并在绝对值超出安全阈值时输出表征对应监测节点中压力表采集数据处于异常状态的预警信号。
11、进一步的，所述监测节点在相同时刻的流速变化值和压力变化值的确定过程具体为：
12、确定滑动分析过程中滑动窗口的窗口宽度；
13、将滑动窗口的终止边界对准目标时刻；
14、将滑动窗口内所有初始流速值的最大差值作为流速变化值，并将滑动窗口内所有初始压力值的最大差值作为压力变化值；
15、其中，若滑动窗口内所有初始流速值中的最大值所对应时刻大于最小值所对应时间，则流速变化值为正值；反之，则为负值；
16、以及，若滑动窗口内所有初始压力值中的最大值所对应时刻大于最小值所对应时间，则压力变化值为正值；反之，则为负值。
17、进一步的，所述对各监测节点在同一时刻的流速变化值和压力变化值进行聚类分析的过程具体为：
18、选取流速变化值在同一分布阶段的压力变化值构成压力变化数组，相应分布阶段中所有的流速变化值构成流速变化数组；
19、对流速变化数组进行聚类分析，确定聚类中心的流速变化参考值；
20、依据流速变化数组和聚类中心的流速变化值对压力变化数组进行聚类分析，确定聚类中心的压力变化参考值。
21、进一步的，所述聚类中心的流速变化参考值计算公式具体为：
22、；
23、其中，表示第个分布阶段中聚类中心的流速变化参考值；表示第个分布阶段所对应流速变化数组中的第个流速变化值；表示第个分布阶段所对应流速变化数组中的数量。
24、进一步的，所述聚类中心的压力变化参考值计算公式具体为：
25、；
26、其中，表示第个分布阶段中聚类中心的压力变化参考值；表示第个分布阶段所对应流速变化数组中的第个流速变化值；表示第个分布阶段所对应压力变化数组中的第个压力变化值；表示第个分布阶段所对应压力变化数组中的数量；表示第个分布阶段中聚类中心的流速变化参考值；表示第个分布阶段所对应流速变化数组中的第个流速变化值；表示第个分布阶段所对应流速变化数组中的数量。
27、进一步的，所述映射函数的构建过程具体为：以流速变化参考值为横坐标、压力变化参考值为纵坐标，并采用最小二乘法进行曲线拟合，得到流速与压力之间的映射函数。
28、进一步的，该方法还包括：
29、获取各监测节点中温度传感器所采集的环境温度值；
30、依据环境温度值对相应监测节点中同一时刻的流速变化值进行补偿修正处理；
31、确定修正后的压力变化标准值，并依据修正后的压力变化标准值进行异常状态预警。
32、第二方面，提供了一种压力表异常状态定位分析系统，包括：
33、数据采集模块，用于获取各监测节点中流量计所采集的初始流量值和压力表所采集的初始压力值；
34、流速分析模块，用于根据初始流量值和管道截面积确定相应监测节点所处管道的初始流速值；
35、滑动分析模块，用于采用滑动窗口分别对初始流速值、初始压力值进行滑动分析，以确定相应监测节点在相同时刻的流速变化值和压力变化值；
36、聚类分析模块，用于对各监测节点在同一时刻的流速变化值和压力变化值进行聚类分析，以确定各个聚类中心的流速变化参考值和压力变化参考值；
37、映射构建模块，用于根据各个聚类中心的流速变化参考值和压力变化参考值拟合构建流速与压力之间的映射函数；
38、压力确定模块，用于根据流速变化值和映射函数确定相应监测节点的压力变化标准值；
39、异常预警模块，用于确定压力变化值与压力变化标准值之差的绝对值，并在绝对值超出安全阈值时输出表征对应监测节点中压力表采集数据处于异常状态的预警信号。
40、第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的一种压力表异常状态定位分析方法。
41、第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的一种压力表异常状态定位分析方法。
42、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
43、1、本发明提供了一种压力表异常状态定位分析方法，针对同一天然气管网中各监测节点的压力表异常状态进行实时同步分析，通过分析各监测节点中流速变化值与压力变化值之间的映射情况，可以直观体现出正常压力情况与异常压力情况对于流速变化的响应差异，且将异常判断过程中标准情况的误差分摊至多个监测节点，可以同时对各监测节点所存在的管道泄露、压力表损坏、压力机械误差等情况进行同步预警；
44、2、本发明在构建流速与压力之间的映射函数时，考虑到映射函数拟合的可行性，通过对单个分布阶段内聚类分析得到一个聚类中心，简化了函数拟合过程的数据复杂性；
45、3、本发明在聚类分析确定聚类中心时，综合考虑了压力变化数组和流速变化数组的整体分布情况，使得聚类中心的流速变化参考值和压力变化参考值更加准确、可靠，能够较好的平衡与各个压力表所采集数据之间的误差；
46、4、本发明依据环境温度值对相应监测节点中同一时刻的流速变化值进行补偿修正处理，从而确定修正后的压力变化标准值，并依据修正后的压力变化标准值进行异常状态预警，进一步提高了压力表异常状态定位分析的准确性与可靠性。
1.一种压力表异常状态定位分析方法，其特征是，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种压力表异常状态定位分析方法，其特征是，所述监测节点在相同时刻的流速变化值和压力变化值的确定过程具体为：
3.根据权利要求1所述的一种压力表异常状态定位分析方法，其特征是，所述对各监测节点在同一时刻的流速变化值和压力变化值进行聚类分析的过程具体为：
4.根据权利要求3所述的一种压力表异常状态定位分析方法，其特征是，所述聚类中心的流速变化参考值计算公式具体为：
5.根据权利要求3所述的一种压力表异常状态定位分析方法，其特征是，所述聚类中心的压力变化参考值计算公式具体为：
6.根据权利要求1所述的一种压力表异常状态定位分析方法，其特征是，所述映射函数的构建过程具体为：以流速变化参考值为横坐标、压力变化参考值为纵坐标，并采用最小二乘法进行曲线拟合，得到流速与压力之间的映射函数。
7.根据权利要求1所述的一种压力表异常状态定位分析方法，其特征是，该方法还包括：
8.一种压力表异常状态定位分析系统，其特征是，包括：
9.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种压力表异常状态定位分析方法。
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种压力表异常状态定位分析方法。
