(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 202211236423.4 (22)申请日 2022.10.10 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 杨洋　李茜　张安安　魏俊　 何明光　杨威　张亮　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/00(2012.01) G06Q 10/06(2012.01)G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种引入海底电缆检修成本的海缆状态检 修决策优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种引入海底电缆检修成本 的海缆状态检修决策优化方法， 包括： 构建海底 电缆综合健康指数模型： 建立海底电缆静态健康 指数模型， 建立海底电缆实施健康指数模型， 融 合两种健康指数计算模型得到海底电缆综合健 康指数模型， 得到海底电缆综合健康指数； 构建 海底电缆检修成本模型： 建立马尔可夫决策模型 和成本模型， 融合模型， 构建海底电缆检修决策 优化模型， 海底电缆长期运行时间平均单位时间 成本， 结合公式K构建状态值函数的贝尔曼方程； 采用策略迭代法对检修决策优化问题进行求解， 通过迭代贝尔曼方程求得当前策略下的值函数， 根据值函数更新策略， 基于更新以后的策略计算 值函数， 循环上述过程， 直到策略收敛得到最优 的目标函数和策略。 权利要求书4页 说明书13页 附图2页 CN 115526411 A 2022.12.27 CN 115526411 A 1.一种引入海底电缆检修成本的海缆状态检修决策优化方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： S1、 构建海底电缆综合健康指数模型： 建立海底电缆静态健康指数模型， 建立海底电缆 实施健康指数模型， 融合两种健康指数计算模型得到海底电缆综合健康指数模型， 计算得 到海底电缆综合 健康指数； S2、 构建海底电缆检修成本模型： 建立马尔可夫决策模型和成本模型， 融合两种模型， 构建海底电缆检修决策优化模型， 海底电缆长期运行时间下 的平均单位时间成本， 结合公 式K构建状态值 函数的贝尔曼 方程； S3、 采用策略迭代法对检修决策优化问题进行求解， 通过迭代贝尔曼方程求得当前策 略下的值函数， 然后根据值函数更新策略， 基于更新以后的策略计算值函数， 循环上述过 程， 直到策略收敛 得到最优的目标函数和策略。 2.根据权利要求1所述的一种引入海底电缆检修成本的海缆状态检修决策优化方法， 其特征在于， 所述 步骤S1具体包括： S11、 基于输变电导则中针对电力电缆的状态量制订相应的评价标准， 对状态信息进行 评价扣分， 最 终得分作为健康指数， 增加校正因子， 获得海底电缆定期信息的总体健康指数 HI1 其中， KY为年限校正因子， 运行超过25年取0.95， 否则取1； KF为家族缺陷校正因子， 有家 族缺陷取0.95， 否则取1； αi为各组成部件权 重； HI1i为各组成部件健康指数值。 S12、 记海底电缆在线监测的实测数据为xi,k， k＝1,2,3分别对应空气段、 J型管段、 埋 设段， 标准化处理海底电缆在线监测数据得到的健康指数表达， ω的取值与各个监测量的 自身性质相关， ω＝ ‑1、 ω＝1、 ω＝0分别对应越小越好型、 越大越好型、 中间优型 其中， xi,k为海底电缆第i在线监测状态量处于k区段的监测数值； 为海底电缆k区权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115526411 A 2段的在线监测状态量i的最大值； 为海底电缆k区段的在线监测状态量i的最小值； 为海底电缆 k区段的在线监测状态量 i的最优值； 将得分最低区段的健康指数为该监测量的健康状态量 化结果， 即： hj＝min[hi,k],(j＝0,1,2) 基于多在线监测状态指标， 得到基于在线监测数据的海底电缆时变健康指数的表达 式： 其中， m为海底电缆在线监测量个数， βj为监测量j的权 重； S13、 基于海底电缆总体健康指数HI1和海底电缆时变健康指数HI2， 得到海底电缆综合 健康指数： HI＝ω1HI1+ω2HI2 其中， ω1、 ω2为海底电缆的两个部分对 海底电缆综合 运行状态的影响程度。 3.根据权利要求1所述的一种引入海底电缆检修成本的海缆状态检修决策优化方法， 其特征在于， 所述 步骤S2具体包括： S21、 构建马尔科 夫模型{S,A,{P},R,γ}： S211、 状态集S为有限状态集， 根据海底电缆健康指数将海底电缆的状态表示为 “正 常”、“注意”、“异常”、“严重”， 状态集可记作S{1,2,3,4}， 状态数值越 高所反映的海底电缆 状态越差； S212、 动作集A为状态s(s∈S)的可用决策空间， 表示在某个决策点时， 海底电缆处于状 态s， 采用检修方式W(s)、 检修时间T(s)即动作a(a∈A)时， 所有转移状态下检修方式与检修 时间的集合。 当海底电缆处于状态s时通过某个动作a转换到状态s ′， 策略π为产生动作a的 依据， 即策略π 是状态到动作的映射 π： s →a； S213、 状态转移概率P是系统的状态转移概率集合， 表示当海底电缆在某个决策点处于 状态s， 采取动作a时， 表示在下一个决策时刻， 海底电缆处于状态s ′的概率集合， 即： 其中， St为海底电缆当前决策点的状态； St+1为海底电缆后继状态； At为海底电缆当前状 态动作集； S214、 奖励函数R表示在某个决策点时， 系统处于状态s， 采用检修方式W(s)、 检修时间T (s)的实值报酬， 即检修动作所产生的检修成本； S215、 折扣因子γ计算累积回报， 为当前时刻的决策受未来时刻决策影响的程度， γ为 0到1之间的数， 其值越小， 表示受到的影响程度越小， 决策者更注重 短期利益， 反之， 受到影 响程度越大， 更注重 长期利益； S22、 建立成本模型， 包括直接检修成本Rd(s,W(s))， 检测试验成本Rj， 随机性故障检修 成本Rr(s,W(s))， 自然劣化检修成本 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115526411 A 3