[發明專利]一種工控系統主動防危的方法

在審

• 申請號: 201210067500.8
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN103309235A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 徐新國;朱廷劭;房志奇;康衛
• 申請（專利權）人: 華北計算機系統工程研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明設計工業控制系統防危技術，特別是指一種基于時間序列數據的工業控制系統主動防危的方法。

背景技術

從工業事故預防和控制領域來看，其防治理論和技術的研究進程明顯滯后于經濟、社會對工業發展的要求，在事故特性、預防和控制理論研究方面的存在著很多薄弱環節。對工業事故系統防危性進行理論上、應用的研究，注重解決事故頻繁發生的深層次理論和技術問題，以達到控制工業事故危險的目的。研究和探索工業事故的演變特性、發生規律以及有效的控制技術成為我國工業必須重視并盡快解決的重大安全課題。

基于數據預測的主動防危，即通過歷史數據建立數據預測模型，實現對工業控制系統采集數據的預測，從而能夠對工控系統的安全風險給出精確的預測，做到對危險的預警預報，防范于未然。提高系統的防危性，如果實現對工控系統的趨勢預測，從而能夠對工控系統的安全給出精確的預測，是實現工控系統主動防危的重要所在。

傳統的防危保障機制是被動的操作驗證方式，無法提前預估系統狀態評判危險?；跁r序數據預測的主動防危技術對設備的狀態進行隨時驗證，做到防忠于未然。根據工業控制系統現場的時空序列數據變化的規律建立模型，動態的、實時的進行單步乃至多步數據預測。預測精度一直是時間序列預測研究中最核心的問題，但是在實時性要求很高的工控領域中，預測效率的是同等重要的核心問題。如何在保證高預測精度的前提下，最大程度提高預測效率滿足工業控制系統實時性要求，是工業控制系統主動防危的重要問題。需要設計實現滿足工業控制系統的時間序列的通用、動態、實時預測算法，達到預測精度高和預測效率高的雙重目標。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供種基于時間序列數據的工業控制系統主動防危的方法，在保證單步、多步數據預測精度的基礎上，最大化提高數據預測效率，保證滿足工業控制系統實時性要求，運用技術手段使得該方法在系統魯棒性和泛化能力上，也具有出色的表現。最終給工業控制現場提供實時可靠的預警信息。

為了達到上述目的，該方法的設計上分為以下幾個步驟：

步驟一、確定滑動窗口參數，選取工業控制系統滿足滑動窗口數量的實時數據，對不同數據進行加權；、根據加權實時數據作為訓練樣本建立LS-SVM模型；

步驟二、對新輸入樣本進行預處理，去除工業現場噪聲影響，根據嵌入維數和延遲時間對輸入樣本進行相空間重構并歸一化，使得輸入向量滿足預測要求，根據輸入向量建立加權LS-SVM預測模型；

步驟三、將處理的輸入向量作為預測模型輸入至步驟一建立的訓練模型，得到輸出預測值；

步驟四、將得到的預測輸出值作為反饋，運用迭代自相關技術，建立預測模型反饋實現數據的多步預測；

步驟五、將預測值與實際值進行比對，對預測結果進行精度評價和計算效率評價，判斷是否進行模型

更新，需要更新則重建LS-SVM預測模型；

采用本發明的設計方法能夠準確預測工業控制現場數據的變化趨勢，結合系統預設的報警設置，提前發出預警信號，為現場操作人員提供有力支撐，能夠有效的防止系統危險發生。

本發明有效的提高了預警時間，采用多步預測的預測手段能夠有效的發現危險，自適應能力的加入能夠有效避免警報的誤啟動，提高了預警的準確性。

本發明在建立模型前，使用向量相空間重構的方法，使輸入數據更適合預測分析的多步預測，最小二乘向量機的采用有效降低了模型的復雜度，使之能夠更好的運用在實時性較好工業控制系統。本發明自動定時進行模型更新，保證預測精度不會下降，并保證對預測效率的要求；

附圖說明

圖1所示為本發明的整體框架圖；

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合附圖舉具體實施例，對本發明作進一步清楚、詳細、完整的說明，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而非全部實施例。

傳統的防危保障機制是被動的操作驗證方式，無法提前預估系統狀態評判危險。基于時序數據預測的主動防危技術對設備的狀態進行隨時驗證，做到防患于未然。如何在保證高預測精度的前提下，最大程度提高預測效率滿足工業控制系統實時性要求。本發明實施例提供了一種基于時間序列預測的主動防危技術，如圖1所示，包括：

步驟一、確定滑動窗口參數，選取工業控制系統滿足滑動窗口數量的實時數據，對不同數據進行加權；、根據加權實時數據作為訓練樣本建立LS-SVM模型；