在我国国民经济发展中,成品油具有不可或缺的地位,因此为了高效、安全地运输成品油,管道运输成为了优先选择的运输方式。在成品油需求日益增长的今天,成品油管道管网自动化、复杂度及集成度也随着增加。由于成品油管道管网的工业特殊性,管道管网的安全性是需要高度重视的,所以对成品油管道管网进行故障诊断具有重要的意义。因此在对相关文献进行研究的基础上,本文所做的创新工作如下:第一,针对管网存在众多设备及测量数据信息的情况,提出了建立基于信息物理系统的成品油管道管网模型。该模型将管网系统模型构建成三层结构,充分考虑了管网系统中站场所存在的物理设备及信息数据,并且使管网的物理设备变化直接地与数据信息建立对应的关系。第二,针对于复杂成品油管道管网数据所存在的种类多、数量大的特点,采用大维随机矩阵谱理论的方法进行分析。为了能够从管网角度诊断管道故障,提出集中式管道管网故障诊断模糊决策方法。该方法可以在不降低数据维数的前提下,根据所设计的模糊规则判断管道是否发生泄漏,准确地判断管网运行状态,有效地发现数据中所存在的异常情况,及时报警,降低误报率。第三,针对管道管网故障诊断数据存在传输频繁的问题,提出了一种基于要素矩阵触发传输机制的管道状态分布式诊断方法,可以减少站场间的数据传输频率以及提高诊断的精度。该方法通过站场设备数据建立管道数据要素矩阵,并以此为基础判断传输数据的时刻,可以最大化地解决由于数据传输导致地管网网络资源不足的问题。此外当管道数据发生变化时,采用考虑管道倾角的管道瞬变模型将相邻站场的压力数据进行折算并且与实际管道压力差相比较,得到管道的运行状态。第四,针对成品油管道管网输油拓扑结构多变的问题,提出了一种基于图论模型的管道管网故障诊断方法。该方法首先将成品油管道管网结构抽象为节点模型,然后在此基础上为了提高诊断的准确性及速度,采用k中心点聚类算法对站场进行分组;接着对分组站场数据采用基于本征值分布的诊断方法进行管道状态判断,最终找到发生故障的原因及管道两端站场。