基于风险的完整性和检查建模(RBIIM)MATLAB仿真

本文涉及的产品
实时数仓Hologres,5000CU*H 100GB 3个月
智能开放搜索 OpenSearch行业算法版,1GB 20LCU 1个月
实时计算 Flink 版,1000CU*H 3个月
简介: 本程序为基于风险的完整性和检查建模(RBIIM)的MATLAB仿真,适用于评估和优化资产完整性管理计划,特别针对石油化工等领域的管道、储罐等设备。程序在MATLAB 2022A版本下运行,对比了先验密度(Prior Density)、后验完美检测(Posterior Perfect Inspection)、后验不完美检测(Posterior Imperfect Inspection)及累积后验不完美检测四个关键指标。算法采用贝叶斯统计框架,通过更新资产健康状况估计,制定最佳维护与检查策略。示例展示了核心原理与运行效果,完整程序无水印。

1.程序功能描述
基于风险的完整性和检查建模(Risk-Based Integrity and Inspection Modeling ,RBIIM)MATLAB仿真,对比prior density,posterior perfect inspection,posterior imp inpection,cummulative posterior imperfect inspection四个指标。

2.测试软件版本以及运行结果展示
MATLAB2022A版本运行

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(完整程序运行后无水印)

3.核心程序

```function likeliprod = likelihoods(x, t, d, L, n)

% 初始化变量
N = length(x); % x向量的长度
K = length(t); % t向量的长度
N1 = 10000; % 似然函数中的常数
vc = 0.5; % 变量vc
D = 4.45; % 变量D

% 初始化矩阵存储每个观测值和参数组合的似然值
likelihood = zeros(N, K);
likeliprod = zeros(N, 1);

% 下面的思路是在原论文的似然函数基础上,加入带有n的功能,为了区分,将原来公式中的n改写为N1。
for j = 1:N
% 输出当前循环的索引j(可选,实际应用中可以去掉)
j

for k = 1:K
    % 根据n(j)的值更新d(j)
    if n(j) == 1
        d(j) = d(j);         % 如果n(j)为1,则不改变d(j)
    else
        d(j) = 5.39 + 0.19*d(j) - 0.02*L(j) + n(j);  % 否则按照公式更新d(j)
    end

    % 计算单个观测值x(j)和参数t(k)对应的似然值
    likelihood(j, k) = (1 / N1) * sum(exp(- (t(k) / vc^2) * log(x(j) * vc^2) ...
                                         - gammaln(t(k) / vc^2) + ...
                                         (t(k) / vc^2 - 1) * log(D(k) - min(D(k) - 0.001, d(:, k))) ...
                                         - (D(k) - min(D(k), d(:, k))) / (x(j) * vc^2)));
end

end

% 计算所有参数组合的似然值乘积
likeliprod = prod(likelihood, 2);

```

4.本算法原理
基于风险的完整性和检查建模 (Risk-Based Integrity and Inspection Modeling, RBIIM) 是一种综合的方法,用于评估和优化资产的完整性管理计划,特别是针对石油化工、能源和其他关键基础设施中的管道、储罐和其他压力容器。这种方法利用了贝叶斯统计框架来更新对资产健康状况的估计,并基于这些估计来制定最佳的维护和检查策略。

4.1 Prior Density (先验密度)
在贝叶斯统计中,先验密度p(θ) 表示在获得任何新观测数据之前,对于未知参数θ 的概率分布。这个分布反映了我们对 θ 的初始信念或知识。例如,在RBIIM中,θ 可能代表管道壁厚的退化程度或腐蚀速率等参数。

image.png

4.5 举例说明

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