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专利号: 2020109413039
申请人: 广东石油化工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种采样数据异常变化在线监测与诊断方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S100,采集传感器网络的数据并通过训练好的神经网络进行预测得到预测数据;

S200,根据预测数据构建基于预测残差的数据管道;

S300,根据数据管道确定综合监测指数;

S400,根据综合监测指数构建状态监测模型;

S500,根据状态监测模型进行传感器网络采样数据的异常变化监测与诊断。

2.根据权利要求1所述的一种采样数据异常变化在线监测与诊断方法,其特征在于,在S100中,所述传感器网络为设置于石化管道内部的多个传感器节点组成,传感器节点的传感器类型包括温度传感器、压力传感器、流速传感器,用于采集温度、压力、流速中任意一种物理量数据。

3.根据权利要求1所述的一种采样数据异常变化在线监测与诊断方法,其特征在于,在mS100中,传感器网络采集的数据为时间序列数据{X(tk)∈R ,k=0,1,2,…},X(tk)为传感器网络按照时间先后顺序采集的数据,所述神经网络为长短记忆神经网络LSTM,通过前n点采样数据对神经网络进行训练进而得到训练好的神经网络,通过训练好的神经网络进行预测的方法为:通过训练好的神经网络进行滑动预测,在预测过程实时更新训练好的神经网络,形成多维的预测数据序列 Rm为m维的实数空间, 为得到的预测数据。

4.根据权利要求1所述的一种采样数据异常变化在线监测与诊断方法,其特征在于,在S200中,根据预测数据构建基于预测残差的数据管道的方法包括以下步骤:S201,比对时间序列数据{X(tk)∈Rm ,k=0,1,2,…}与预测数据序列之间差异,形成残差序列:

S202,对于当前监测时刻ts(s>n),计算残差序列各分量的偏差中值和离差中值:式中xj(tk)和 分别表示X(tk)和 的第j个分量,其中, 是中值算子,用于计算序列的中值,j=1,2,...,m;

S203,根据偏差中值和离差中值形成残差数据管道:

[Ej(tk)-4.5Θj(tk),Ej(tk)+4.5Θj(tk)](j=1,2,...,m)     (3)。

5.根据权利要求4所述的一种采样数据异常变化在线监测与诊断方法,其特征在于,在S300中,根据数据管道确定综合监测指数的方法为:利用式(3)构造传感网测量数据随时间变化的数据管道 确定传感网采集的多维测量数据X(tk)各分量的第一符号型综合监测指数Tj(tk):式中 当Tj(tk)=1时,第j个传感器网络的节点异常报警。

6.根据权利要求5所述的一种采样数据异常变化在线监测与诊断方法,其特征在于,在S300中,根据数据管道确定综合监测指数的方法为:对传感器采集的时间序列数据中的xj(tk)进行归一化处理:从而将式(4)所示第一符号型综合监测指数改进为第二符号型综合监测指数

7.根据权利要求6所述的一种采样数据异常变化在线监测与诊断方法,其特征在于,在S400中,根据综合监测指数构建状态监测模型的方法为:所述的综合监测指数包括第一符号型综合监测指数或第二符号型综合监测指数;所述状态监测模型包括传感器采样数据模型和滑动窗模型;其中,采用式(4)或式(6)构造传感器采样数据模型为:构造滑动窗模型为:

作为状态监测指数,其中,a为采样的第a点的采样数据标号即采样起始点,b为采样的第b点的采样数据标号即采样结束点。

8.根据权利要求7所述的一种采样数据异常变化在线监测与诊断方法,其特征在于,在S500中,根据状态监测模型进行传感器网络采样数据的异常变化监测与诊断的方法为:采用式(7)和式(8)所示的检测指数,通过以下的任意一种或多种传感器网络采样数据异常变化的监测与诊断规则对采样数据异常变化监测与诊断:规则1:如果传感器网络监测数据片段{X(tn),…,X(tk)}的各分量均正常变化时,检测指数满足 各分量均正常变化的意义为各分量不超出上限U(tk)和下限L(tk),U(tk)和L(tk)均为定量的预设门限值;

规则2:如果传感监测数据任意片段{X(ta),…,X(tb)}均处于正常变化时,滑动监测指数规则3:如果 且 则第j个传感器测量数据大部分时间

在管道壁的上方运行,判断为监测对象出现偏大型异常;如果 且则第j个传感器测量数据大部分时间在门限的下方运行,判断为监测对象出现偏小型异常。