[發明專利]一種基于數據驅動過程監控算法改進及軟件系統

無效

• 申請號: 201210531249.6
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103869739A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 汪建華
• 申請（專利權）人: 新昌縣冠陽技術開發有限公司
• 主分類號: G05B19/048
• 分類號: G05B19/048
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

????一種涉及化工過程監控、過程質量管理的發明，尤其是涉及一種基于數據驅動過程監控算法改進及軟件。

背景技術

統計過程監控的目標是通過構建統計量來識別過程故障，并通過分析故障數據來實現故障診斷，從而確保過程正常運行。傳統的統計過程監控時以概率論和數理統計為基礎的。在統計過程監控的早期，由于受測量技術、數據存儲和數據分析技術的限制，人們只能通過測量生產過程中某些重要變量和指標來判斷生產過程狀態。然而在復雜的工業過程中，需要監控的變量或指標數量很多，而且之間往往存在相關關系，分別對變量或指標采用單變量統計過程監控其結果往往不可靠，多變量統計技術在這種需求下發展起來。然而，現有的過程監控方法大多還只停留在理論研究階段，并沒有在工業過程中得到廣泛應用，其原因主要是實際工業過程大多比較復雜，不能滿足理論研究中所作的一些假設，同時，現有方法仍然存在一些缺陷，多個統計量過程監控結果不一致，故障的漏檢、誤檢，故障源的誤識別等問題，這些問題的存在增加了系統運行的風險。

發明內容

本發明對過程監控故障檢測行為進行了深入分析，研究統計量在故障發生時的變化情況，尋找有效的方法避免對故障的漏檢，解決監控統計量不同一等問題，并尋找有效方法提升故障診斷的性能?；谀壳暗难芯抗ぷ鳎覀儼l現有一些無法直接測量得到的隱變量可以包含某一過程故障的特征信息，通過對一些統計量變化趨勢的測量來確定這些包含特征信息的隱變量，可以有效避免統計過程監控中有用信息的損失，提升過程監控和故障診斷效果。

過程監控改進算法大幅度提升了過程監控性能，主要包括1、減少了故障檢測時間，便于及時發現過程故障，降低系統運行風險；2、降低了故障漏檢率，尤其對于一些傳統方法無法檢測到的故障；3、有效防止有用信息的損失，為進一步的故障診斷，故障排除提供了條件。

具體實施方式

在傳統統計過程監控算法的基礎上對其進行了改進，大幅度提升了過程監控的性能，減少了故障檢測延時時間，降低了故障漏檢率，改善了故障診斷性能。

該軟件集合了多種過程監控方案，包括主成分分析、因子分析以及獨立成分分析等算法，界面友好，操作方便，監控性能優越，具有很高的工業應用價值。

主元分析是基于獨立元分析過程監控中一種重要而且常用的白化方法,可以有效地降低監控對象的維數。其基于正常樣本數據,根據主元方差貢獻率選取主元,保留正常樣本中的大部分方差信息,消除噪聲。在PCA模型中,每個主元的T2?統計量表征著樣本數據沿該主元方向的變異程度。通過對故障樣本數據每個主元的T2?統計量分析,發現某些故障信息投影在方差較小且被舍棄的主元上,從而造成故障信息的損失,進而影響了ICA的監控性能,造成故障的漏檢和故障源的誤識別。最后,采用一個簡易系統和TE?過程,驗證了PCA?白化過程對ICA監控性能的影響。

主成分分析（PCA）作為一種經典的多元統計方法，在對產品進行質量管理以及綜合評價中發揮著越來越重要的作用。在對數據進行PCA?變換之前，要先對數據進行均值方差標準化處理，以消除量綱等的影響。然而，對于一些變化復雜的測量變量，僅僅依靠均值方差標準化并不能很好的提取數據的主要特征，?還需要對數據進行歸一化處理。