一种燃油调节器的故障监测预警方法及系统与流程

本发明涉及燃油调节器监测预警。具体涉及一种燃油调节器的故障监测预警方法及系统。

背景技术：

1、航空业是一个对安全有着极高要求的行业，任何系统故障都可能威胁到乘客和机组人员的生命安全。燃油调节器作为飞机燃油系统的关键组件之一，负责确保燃油供应的稳定性和可靠性。一旦燃油调节器发生故障，将直接影响燃油供应，进而引发一系列严重后果，包括但不限于燃油性能下降、调节器失效、引擎性能下降、安全风险增加、维护成本增加以及系统稳定性受损。因此，建立一个高效的故障监测预警系统对于预防潜在的安全隐患至关重要，能够有效保障飞机的安全运行。在现有的技术框架下，燃油调节器的故障监测主要依赖于对燃油温度的精确预测，如现有授权公告号为cn114117967b的中国专利文件，公开了一种飞行包线下飞机油箱内燃油温度的动态快速预测方法，包括：通过cfd仿真计算得到样本点的输出值，采用方差分析法进行灵敏度分析，最后根据灵敏度法分析的结果判断输入参数对输出参数的敏感程度；采用拉丁超立方试验设计在输入参数范围内取样，基于cfd仿真计算结果建立样本点数据库，然后建立代理模型并验证代理模型的精度；最后采用燃油温度动态预测控制方程和数值计算方法来实时预测飞机在典型飞行任务剖面下油箱内燃油的温度。

2、htfe（historical-trends-and-forecasting-error-combined）算法是一种适用于基于时序序列的数据预测，即根据过去的时间序列数据预测未来一段时间内的数据变化趋势，可应用于金融股票、天气预报、传感预警等很多领域。

3、通过采集飞机的燃油在一段历史时间内的温度，该算法基于这些历史的温度对未来的温度进行预测，根据预测值判断是否故障，以实现燃油温度的监测预警，在预测的过程中，由于飞机处于复杂的电气环境中，电气设备或通信设备产生的电磁干扰可能导致传感器信号受到干扰，从而采集到的燃油的温度中存在噪声数据，这些噪声数据影响了温度的真实性，影响了htfe预测结果的准确性和可靠性，降低了燃油调节器故障监测预警的准确性和及时性。

技术实现思路

1、为解决燃油的温度中的噪声影响了温度预测结果的准确性和可靠性，降低了故障监测预警的准确性和及时性的问题，本发明提出一种燃油调节器的故障监测预警方法及系统，具体采用如下方案：

2、一方面，本发明提供一种燃油调节器的故障监测预警方法，包括：

3、采集燃油调节器内燃油的温度以及流量，设定目标温度，划分所述目标温度的多个长度不同的历史温度段；

4、通过异常检测确定每个所述历史温度段中每个温度的异常程度，通过不稳定性分析确定每个所述历史温度段的不稳定性，结合所述不稳定性以及所述异常程度量化每个所述历史温度段的第一可靠性；

5、根据每个所述历史温度段和对应的历史流量段包含的极值点的数量差异，以及这两个数据段在同一采集时刻的温度的累计百分位和流量的累计百分位之间的差异，将所述第一可靠性修正为第二可靠性；

6、利用数据预测算法获取所述目标温度在每个所述历史温度段中的第一预测值，以每个所述历史温度段的第二可靠性为权重，对所述目标温度在所有历史温度段中的第一预测值的加权均值作为所述目标温度的第二预测值；

7、根据所述目标温度的第二预测值和实际值的差异大小判断所述燃油调节器是否需要进行故障预警。

8、上述技术方案通过采集温度和流量，可以实时监测燃油调节器的状态，选择某个温度作为目标温度，通过划分不同长度的历史温度段，有助于从不同时间尺度上分析数据的变化趋势，从而更全面地理解燃油调节器的运行状态，通过每个历史数据段的不稳定性和每个温度的异常程度量化每个历史温度段的可靠性，有助于过滤掉噪声和异常数据，通过比较温度段和流量段中的极值点数量差异以及同一采集时刻的数据位置差异进一步修正数据段的可靠性，使得数据段之间的关联性更强，修正后的第二可靠性更能反映数据的真实性和有效性，使用数据预测算法对未来温度进行预测，并根据每个数据段的第二可靠性进行加权平均，可以得到更准确的预测值，根据预测值与实际值之间的差异大小来判断燃油调节器是否需要进行故障预警，能够及时发现潜在的故障迹象，从而提前采取预防措施。

9、进一步地，所述第二可靠性满足如下关系式：

10、；

11、式中，为第个目标温度的第个历史温度段的第二可靠性，为第个目标温度的第个历史温度段的第一可靠性，为所述第个历史温度段包含的温度的总数，为温度的序号，的值取遍范围内所有整数，为第个目标温度的第个历史温度段的第个温度在该历史温度段中的累计百分位，为第个目标温度对应的流量的第个历史流量段的第个流量在该历史流量段中的累计百分位，与分别为第个目标温度的第个历史温度段、第个历史流量段的各自的极值点个数，为预设的超参数，为自然指数函数，为绝对值。

12、上述技术方案，通过同一采集时刻下的温度和流量在各自的数据段中的累计百分位的差异，反映了温度和流量之间的相关性，通过极值点个数差异的影响，强调了数据的稳定性，减少了波动对可靠性的影响，综合历史温度段中的温度和对应的流量之间的相关性，以及历史温度段中的所有温度的不稳定性，对历史温度段的第一可靠性进行修正，得到的第二可靠性更为准确。

13、进一步地，每个所述历史温度段的第一可靠性满足如下关系式：

14、；

15、式中，为第个目标温度的第个历史温度段的第一可靠性，为第个目标温度的第个历史温度段中第个温度的异常程度，为第个目标温度的第个历史温度段的不稳定性，为温度的序号，的值取遍范围内所有整数，为所述第个历史温度段包含的温度的总数，为自然指数函数。

16、上述技术方案通过将历史温度段中所有温度的异常程度与不稳定性相结合，异常程度越大、不稳定性越大，说明该历史温度段中的所有温度中越可能存在噪声的影响，该历史温度段的可靠性较低。

17、进一步地，划分所述目标温度的多个长度不同的历史温度段的方法为：将所述目标温度作为起点，从后向前按照预设的多个长度，划分出所述目标温度的多个长度的历史温度段。

18、进一步地，所述目标温度的第二预测值满足如下关系式：

19、

20、式中，为第个目标温度的第二预测值，为第个目标温度在第个历史温度段中的第一预测值，为该目标温度的历史温度段的序号，为该目标温度的历史温度段的总数量，的值取遍范围内所有整数，为第个温度的第个历史温度段的第二可靠性。

21、上述技术方案通过加权平均的方式，综合考虑了多个历史温度段的第一预测值，并根据每个数据段的第二可靠性赋予不同的权重，从而得到一个更准确的第二预测值，这种方法不仅提高了预测的精度和可靠性，还增强了预测结果的鲁棒性，适用于燃油调节器故障监测预警方法中的温度预测。

22、进一步地，所述每个温度的异常程度和所述历史温度段的不稳定性分别为：

23、通过z-score法计算每个温度在所述历史温度段中的标准分数，将该标准分数的绝对值作为该温度的异常程度；

24、计算所述历史温度段中每两个相邻的温度的变化量，所述变化量是两个相邻的温度的差值的绝对值，所述变化量用于反映温度的波动程度；将所有变化量的均值作为所述历史温度段的不稳定性；所述变化量是差值的绝对值。

25、上述技术方案通过每个温度的标准分数反映了该温度相对于历史温度段的均值的偏离程度，偏离程度较大，该温度可能是噪声引起的异常，该历史温度段内所有相邻温度的变化量的均值越大，说明历史温度段的温度越不稳定，该历史温度段中越可能存在噪声数据，综合每个温度的标准分数和历史温度段的不稳定性能够直观的反映该历史温度段是否可靠。

26、进一步地，根据所述目标温度的第二预测值和实际值的差异大小判断所述燃油调节器是否需要进行故障预警的方法为：

27、获取采集的所有温度的第二预测值；统计所述目标温度之前的个温度的第二预测值和实际值；计算每个温度的第二预测值和实际值的差异；所述差异是差值的绝对值；在这个温度中，统计第二预测值和实际值的差异大于或等于预设的温度差异阈值的温度的数量，若数量达到及以上，所述目标温度存在异常，燃油调节器需要进行故障预警，若数量在以下，所述目标温度不存在异常，所述燃油调节器不需要进行故障预警，其中，为第一预设数量，为第二预设数量，且大于。

28、另一方面，本发明还提供一种燃油调节器的故障监测预警系统，所述监测预警系统包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现如任一项所述监测预警方法的步骤。

29、本发明具有以下效果：

30、本发明通过分析每个温度的不同长度的多个历史温度段进行可靠性评估，有效识别和减少了噪声干扰，根据可靠的历史温度段对未来的温度进行预测，提升了燃油温度预测结果的准确性和可靠性。