[發(fā)明專利]一種基于密度的離群點檢測的CEMS系統(tǒng)故障分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710741799.3
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107741945A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 李育發(fā);李敏;張繼國;周光玉;姜楠;胡可為
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)吉林省電力有限公司;南京易司拓電力科技股份有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06Q50/06
• 代理公司: 南京源古知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)32300
• 代理人: 馬曉輝

技術領域

本發(fā)明涉及煙氣監(jiān)測技術領域，特別涉及一種基于密度的離群點檢測的CEMS系統(tǒng)故障分析方法。

背景技術

隨著當前的生態(tài)環(huán)境不斷惡化，尤其是PM2.5日益嚴重，我國對燃煤電廠的排放物有了更加嚴格的要求，燃煤電廠向大氣排放的氣態(tài)（煙氣）污染物（二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等）和固體污染物（煙塵）需要控制在一定的范圍內(nèi)。CEMS固定污染物源排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（Continuous Emissions Monitoring System）用于長期且連續(xù)監(jiān)測固定污染物源排放的煙氣和煙塵，反映煙塵在某一段時間內(nèi)的排放狀況。然而CEMS是一種工作在多塵、高濕、腐蝕性且流場不穩(wěn)定環(huán)境中的系統(tǒng)，環(huán)境的惡劣、精密儀器的損壞都會造成系統(tǒng)采集污染物濃度數(shù)據(jù)的不準確性。良好的數(shù)據(jù)源能夠為電網(wǎng)對電廠污染物排放、脫硫脫硝設備運行監(jiān)視提供數(shù)據(jù)指導，為電網(wǎng)節(jié)能發(fā)電調(diào)度與脫硫脫硝電量考核提供決策支持。因而，需要使用離群點檢測的方法將異常數(shù)據(jù)點甄別出來，發(fā)現(xiàn)CEMS系統(tǒng)中的問題設備。

所謂離群點，就是那些與眾不同的遠離常規(guī)數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)。由于離群點并不總是孤立出現(xiàn)，很可能以小群體的形式出現(xiàn)，即離群簇出現(xiàn)。在各類型檢測算法中，基于聚類的離群點檢測算法將不屬于任何聚類的點定義為離群點，對于離群檢測有較好的效果。

發(fā)明內(nèi)容

1、所要解決的技術問題：

發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提出一種基于密度的離群點檢測的CEMS系統(tǒng)故障分析方法，采用數(shù)據(jù)挖掘中基于密度的離群點檢測的思想檢測CEMS系統(tǒng)中異常數(shù)據(jù)點甄別出來，配合閾值檢測確定設備中可能發(fā)生的相應故障。利用本發(fā)明的故障診斷結果，可實施針對性預測性檢修，根據(jù)儀表的使用場景來規(guī)劃好維護方案，保障設備的可靠運行。

2、技術方案：

一種基于密度的離群點檢測的CEMS系統(tǒng)故障分析方法，其特征在于：包括以下步驟 ：

步驟一：通過傳感器采集 CEMS 系統(tǒng)相應的參數(shù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并通過 Zigbee 協(xié)議將傳感器測量的相應的物理特性上傳到采集器中，主機通過與采集器進行串口通信實時獲取當前系統(tǒng)運行的各參數(shù)；

步驟二，將獲得的每個傳感器的參數(shù)按照統(tǒng)一格式整理歸類，標識出各自對應的來源和類型，然后輸出至后臺主機數(shù)據(jù)庫中進行存儲 ；同時將每個傳感器的參數(shù)按照滑動時間窗的方式建立故障診斷數(shù)據(jù)集 ；

步驟三，對步驟二中建立的故障診斷數(shù)據(jù)集，運用基于密度的離群點挖掘方法計算出最新的每個傳感器的參數(shù)的離群程度作為判斷當前時刻系統(tǒng)的物理特性是否正常的依據(jù)，并在異常時進行實時故障診斷獲得故障診斷結果 ；

步驟四，將運行狀態(tài)信息、步驟三中判斷結果和故障診斷結果輸出至后臺主機數(shù)據(jù)庫中，并通過后臺主機顯示實時物理特性系數(shù)和預警信息 。

進一步的，所述基于密度的基于密度的離群點挖掘方法計算出最新的每個傳感器的參數(shù)的離群程度包括以下步驟：

S21：預設一個時間段，計算每個這個時間段傳感器的所有點的局部密度的平均值；

S22：計算當前所在傳感器的密度；

S23：計算當前離群因子k為傳感器的所有點的局部密度的平均值/當前所在傳感器的密度；

S24：當前的離群因子大于相應的預設閾值，則判斷當時的傳感器測量的相應的值為異常。

進一步地，所述的傳感器包括流量計傳感器、蠕動泵管監(jiān)測傳感器、采樣探頭濾芯傳感器和溫度傳感器組。

進一步地，所述參數(shù)包括SO₂、NO_X、CO、O₂、煙塵、流量、濕度、壓力、溫度。

2、有益效果：

（1）本發(fā)明采用無線傳感器技術，直接獲取CEMS系統(tǒng)的SO2、NOX、CO、O2、煙塵、流量、濕度、壓力、溫度的數(shù)據(jù)，并采用基于密度的離群點檢測的方法將此刻的SO₂、NO_X、CO、O₂、煙塵、流量、濕度、壓力、溫度等狀態(tài)與歷史的大量同類數(shù)據(jù)進行橫向比較，分析其中的異常運行狀況，進而達到診斷相應的傳感器是否發(fā)生故障的目的。

（2）本發(fā)明采用的基于密度的離群點檢測的方法避免了因為直管煙道偏短，導致煙道中的顆粒物分布不均勻,導致監(jiān)測點不具有代表性,獲得的數(shù)據(jù)不能反映真實的情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明的異常點與檢測率的效果圖。

具體實施方式

實施例 1