[發明專利]基于時序波動關聯的化工異常因果分析與圖形展示方法

有效

• 申請號: 201810427630.5
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN110457184B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 韓華偉;王春利;李傳坤;高新江
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化安全工程研究院有限公司;中石化國家石化項目風險評估技術中心有限公司
• 主分類號: G06F11/32
• 分類號: G06F11/32;G06F11/34
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本發明涉及一種基于時序波動關聯的化工異常因果分析與圖形展示方法，主要解決現有技術中報警泛濫、準確率低、計算量大的問題。本發明通過采用一種基于時序波動關聯的化工異常因果分析與圖形展示方法，包括化工裝置數據的實時采集平臺搭建、數據預處理、單變量波動性分析與波動時間序列計算、基于波動關聯度的因果關系網絡構建、異常工況根原因挖掘與圖像界面顯示輸出，基于時序波動關聯分析法，利用運行數據，刻畫變量之間的關聯性，及時地提供報警和操作指導；圖形顯示界面中顯示當前報警點信息的技術方案較好地解決了上述問題，可用于化工異常因果分析與圖形展示中。

技術領域

本發明涉及一種基于時序波動關聯的化工異常因果分析與圖形展示方法。

背景技術

在報警系統中常出現報警冗余的情況，報警次數過多、頻率過于頻繁使操作員面臨過多報警信息，不能有效地發現運行異常狀況的關鍵點。如何控制報警頻率，降低報警次數，消除冗余報警，提高報警準確率是報警管理中的重要問題。

在石化裝置運行過程中，由于系統的強耦合性和關聯性，常常由于某一個參數產生波動引起相關參數的變動，而相關參數又會引起更多參數的波動，從而在短時間內產生大量的報警。如果在這些大量報警信息中找到其最初的原因報警，則能大大提高報警系統的準確性和智能化，為操作人員提供有價值的高效報警信息。

目前對報警根原因的分析主要有因果分析法、時延相關性分析法、傳遞熵分析法。在上述三種報警根源因分析方法中[Tan S,Wang F L,Peng J,Chang Y Q,WangS.Multimode process monitoring based on mode identification.Ind.Eng.Chem.Res.,2012,51:374-388]，因果分析法由于只利用了報警時間信息，而忽視了變量的運行過程信息，不能全面刻畫因果關系，遺漏了系統的整體關聯性；傳遞熵分析法彌補了這一不足，但其巨大的計算量使該方法失去了應用價值；相對而言，時延相關性分析法的計算量復雜度較低，但仍需較大的計算。在目前的報警系統中，時效性十分重要，當多發報警發生時，能從大量報警中快速準確地識別出根源因報警可以及時為現場操作人員提供指導性信息，排除安全隱患。

另外，目前化工裝置的報警系統顯示界面主要為單一報警點的報警顯示，或者在帶有異常工況故障診斷的系統中，界面中出現從專家系統中分析得到的異常診斷信息。然而在現場操作實際中，操作人員希望能得到影響報警點變量的其他變量的信息，以便可及時判斷裝置出現的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中報警泛濫、準確率低、計算量大的問題，提供一種新的基于時序波動關聯的化工異常因果分析與圖形展示方法，具有報警精準、準確率高、計算量小的優點。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案如下：一種基于時序波動關聯的化工異常因果分析與圖形展示方法，包括化工裝置數據的實時采集平臺搭建、數據預處理、單變量波動性分析與波動時間序列計算、基于波動關聯度的因果關系網絡構建、異常工況根原因挖掘與圖像界面顯示輸出，基于時序波動關聯分析法，有效利用化工裝置的運行數據，準確刻畫變量之間的關聯性，及時地提供報警和操作指導；圖形顯示界面中顯示當前報警點信息并同時以追蹤溯源的方式顯示影響該報警的其他波動變量，為操作人員及時提供有效信息。

上述技術方案中，優選地，化工裝置數據的實時采集平臺搭建中，根據企業提供的數據采集接口，使用VC++編程實現的OPC DA服務器框架，從裝置的控制系統或企業實時數據庫采集運行實時數據，并刷新服務器的實時數據表，同時將實時數據以時間為序列存入每個參數的歷史數據表。

上述技術方案中，優選地，數據預處理中，利用VC++編程對采集的原始運行數據進行標準歸一化處理，并檢驗是否有數據殘缺，如有殘缺，則采取利用該變量上下時段數據進行濾波處理，利用人工輸入的規則判定數據是否錯誤，如出現錯誤數據，當成殘缺來處理。