基于马田系统的海洋平台健康状态分析

摘要

海洋平台作为海上油田开发的重要设备，其兼有结构复杂和重量大的双重特点，这种大型工程结构物的健康状况是海上油田开发的关键所在。近几年，发生不少海洋平台由于疲劳破坏而引起垮塌的案例。对于海洋平台而言，其损伤在海洋平台结构的服役期间是不可避免的。海洋平台结构的健康监测与损伤诊断已成为刻不容缓的重要课题。采用振动测量和分析技术对海洋平台结构进行识别，既能对平台结构的完整性适时地做出总的评价，又能为系统识别提供必要的数据。
　　现有的海洋平台健康分析方法主要是针对海洋平台结构或者力学角度分析，此类方法对于海洋平台大型机械作业长期累积作业状态分析很有成效，但实时的监控海洋平台健康状态分析，以及建立一个系统的评价方法来评价其实时作业环境的优劣问题，还没有解决。
　　本文运用马田系统的理论方法，将一种新的多元数据定量决策的模式识别方法应用到海洋平台数据分析中。以“102号”海洋平台数据为例，建立了海洋平台健康状态分析系统，通过运用MATLAB、SPSS、MINITAB等数据处理分析软件对各个监测传感器获得监测量数据进行处理，将提取到的正常与异常状态分析样本进行分类，使用正交表筛选所建系统的特征变量，分析信噪比数据结果得到优化后的特征数据集合。最后，采用ROC曲线分析和费歇尔判别分析两种阈值确定方法进行马氏距离临界值的计算。通过对比两种方法的计算结果，确定出更准确的阈值范围。作为海洋平台健康状态分析的新方法，为后期未知样本提供一种模式识别与预测的新方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 选题的目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 监测技术的研究现状

1．3．2 马田系统的国内外研究现状

1．4 论文的研究内容和组织结构

第2章 马田系统模型及其相关理论

2．1 模式识别理论及其应用简介

2．1．1 模式识别理论简介

2．1．2 模式识别分类方法的应用研究

2．1．3 多元诊断统计与马田系统关系分析

2．2 马田系统概念的提出及理论介绍

2．3 马田系统论基础及实施步骤

2．3．1 马田系统的理论基础

2．3．2 马田系统的实施步骤

2．4 马田系统的特点

2．5 本章小结

第3章 海洋平台数据原型测量与监测问题分析

3．1 浮式海洋平台FPSO类型介绍和特点

3．1．1 浮式海洋平台FPSO简介

3．1．2 软刚臂单点系泊系统

3．2 FPSO海洋平台数据监测的难点

3．3 浮式海洋平台数据监测系统功能实现

3．4 实时监测过程中的传感器布置

3．4．1 FPSO环境条件监测系统

3．4．2 FPSO船体姿态监测系统

3．4．3 FPSO软刚臂系泊力监测系统

3．5 本章小结

第4章 马田系统在海洋平台健康状态分析中的应用

4．1 多变量传感器数据预处理—计算马氏距离

4．1．1 正常状态下海洋平台作业数据预处理—计算马氏距离

4．1．2 异常状态下的数据预处理

4．2 田口方法在分析海洋平台健康状态中的应用

4．2．1 正交表在特征变量筛选中的应用

4．2．2 优化后的特征变量计算马氏距离

4．3 两种阈值确定方法在海洋平台健康状态分析系统中的应用

4．3．1 应用ROC曲线确定马田系统阈值

4．3．2 应用费歇尔判别法确定马田系统阈值

4．4 本章小结

第5章 基于马田方法的统计分析结论

5．1 马田系统对海洋平台健康状态监测结果的诊断分析

5．1．1 马氏距离与其所对应状态的风速之间关系的统计分析

5．1．2 马氏距离与其所对应状态的海流之间关系的统计分析

5．2 马田系统对海洋平台监测结果的总结分析

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢