(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210614447.2 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 国家石油天然气管网集团有限公司 地址 100013 北京市朝阳区东土城路5号A 座6层08-10室 (72)发明人 毛建　姜永涛　修林冉　王耀忠　 郭磊　井岗　吴明畅　沈飞军　 (74)专利代理 机构 苏州科权知识产权代理事务 所(普通合伙) 32561 专利代理师 杨文龙 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种天然气管道滑坡累积变形曲线分析和 滑坡预测方法 (57)摘要 本公开提供一种天然气管道滑坡累积变形 曲线分析和滑坡 预测方法， 属于天然气管道地质 灾害预测防治领域， 包括： 获取天然气管道滑坡 累积变形监测数据， 并对监测数据序列进行预处 理和变形曲线趋势分析； 建立灰色理论模型GM (1,1)的灰微分方程， 得出天然气管道滑坡累积 变形监测数据的时间响应序列方程， 进行灰色模 型GM(1,1)的残 差检验； 输 出灰色模型GM(1,1)预 测值， 对单一预测模型各点按精度高低顺序赋予 权值， 求得第n期预测数据误差倒数的平方和达 到的极小值， 建立基于诱导有序加权调和 (IOWHA)算子的动态灰色变形模型， 在滑坡累积 变形曲线趋势分析的基础上预测天然气管道滑 坡的变形， 达到可高效的、 科学的提高天然气管 道滑坡变形的预测精度的效果。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114861462 A 2022.08.05 CN 114861462 A 1.一种天然气管道滑坡累积变形曲线分析和滑坡预测方法， 其特征在于： 包括以下步 骤： 步骤一： 获取天然气管道滑坡累积变形监测数据， 并对监测数据序列进行预处理和变 形曲线趋势分析； 步骤二： 建立灰色理论模型GM(1,1)的灰微分方程， 得出天然气管道滑坡变形监测数据 的时间响应序列方程， 进行 灰色模型GM(1,1)的残差检验； 步骤三： 输出灰色模型GM(1,1)预测值， 引入诱导有序加权调和(IOWHA)算子， 对单一预 测模型各点按精度高低顺序赋予权值； 步骤四： 求得第 n期预测数据误差倒数的平方和达到的极小值， 建立基于诱导有序加权 调和(IOWHA)算子的动态灰色变形模型， 在滑坡累积变形 曲线趋势分析的基础上预测天然 气管道滑坡的变形。 2.如权利要求1所述的一种天然气管道滑坡累积变形曲线分析和滑坡预测方法， 其特 征在于： 所述步骤一需通过布设天然气管道滑坡表层变形监测传感器中获取变形监测得来 的一系列随机原始数据， 按照公式(1)和(2)对监测的天然气管道滑坡变形数据序列进 行预 处理和变形曲线趋势分析， 具体按照如下 方法实施： 假设天然气管道 滑坡变形监测的数据原 始序列为： X(0)＝{x(0)(1),x(0)(2),...,x(0)(n)} (1) 将公式1采用累加生成， 对监测数据的序列进行 预处理后可得出： X(1)＝{x(1)(1),x(1)(2),...,x(1)(n)} (2) 上式中， x(0)为天然气管道滑坡变形监测的原始数值， x(1)为做一次累加后生成的数据 序列。 3.如权利要求1所述的一种天然气管道滑坡累积变形曲线分析和滑坡预测方法， 其特 征在于： 所述步骤二的具体流程为首先针对天然气管道滑坡变形原始数据预处理后生成的 灰数序列， 建立单一的灰色理论模型GM(1,1)的灰色微分方程； 然后将灰微分方程白化， 得 出色微分方程的时间响应序列方程； 进一步把灰色理论模型预测值和天然气管道滑坡变形 的现场实际监测值进行一对一的残差检验， 具体的实施如下： 将Z(1)假设为预处 理后X(1)生成的灰 数序列： 上式中： k为自然数1， 2， 3 …… 根据天然气管道滑坡变形监测数据预处理后的灰数序列， 建立单一的灰色理论模型GM (1,1)的灰色微分方程： x(0)(k)+az(1)(k)＝b (4) 上式中： a为天然气管道 滑坡变形监测灰色预测模型的发展系数， b为 其作用应 变量； 接下来将灰微分方程白化， 由于 并令x(1)(0)＝x(0)(1)， 即 可得到天然气管道 滑坡变形 预测的灰色微分方程的时间响应序列方程： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114861462 A 2将天然气管道滑坡变形的灰色理论模型预测值和现场实际监测值的差进行一对一的 残差检验， 计算出 管道滑坡变形监测原 始数据x(0)(i)与 的绝对残差， 4.权利要求1所述的一种天然气管道滑坡累积变形曲线分析和滑坡预测方法， 其特征 在于： 所述步骤三的具体流程为通过对天然气管道滑坡变形的灰色理论GM(1,1)模 型预测， 引入诱导有序加权调和(IOWHA)算子， 把单一灰色理论GM(1,1)模 型各点按照精度顺序赋予 权值， 具体的实施如下： 某时刻， 基于IOWHA算子的组合模型的天然气管道 滑坡变形 预测为： 上式中， xit(i＝1,2)是第i种预测模型， Pit表示第i种预测模型在第t时刻时的预测精度 值， p‑index(it)为单一预测方法的预测精度较大的值的下 标； 在t时刻， 预测精度较高的方法赋予较大权系数。 假设 ea‑index(it)＝1/xt‑1/xp‑index(it)  (8) 上式中， a为噪声序列。 5.如权利要求1所述的一种天然气管道滑坡累积变形曲线分析和滑坡预测方法， 其特 征在于： 所述步骤二的具体流程为根据IOWHA组合预测理论， 求得天然气管道滑坡变形第n 期预测数据误差倒数的平方和的极小值： 上式中x^t为t时刻的加权调和平均值， l ＝(l1,l2)T为组合预测 加权系数； 建立基于诱 导有序加权调和(IOWHA)算子的动态灰色时间序列油气管 道滑坡变形 预测模型为： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114861462 A 3