【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及化工系統(tǒng)報(bào)警管理，具體為一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、化工系統(tǒng)是一個(gè)極為龐大且復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它通過一系列化學(xué)和物理過程，將原材料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品。這個(gè)系統(tǒng)包括原材料的處理、反應(yīng)、分離、純化等一系列過程，并廣泛應(yīng)用于石油化工、制藥、食品、化肥、化纖等各個(gè)領(lǐng)域，在化工系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，自動(dòng)化控制起著至關(guān)重要的作用。通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化管理，包括數(shù)據(jù)傳輸、控制系統(tǒng)的操作和安全措施的實(shí)施，在化工系統(tǒng)中報(bào)警管理系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)鍵組成部分，它負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置運(yùn)行過程中的關(guān)鍵控制點(diǎn)，并在設(shè)備功能異常、工藝偏差或非正常狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，采用聲或光的措施告知操作員，要求及時(shí)作出響應(yīng)。
2、但是傳統(tǒng)的化工報(bào)警管理系統(tǒng)在使用時(shí)仍存在一定的缺陷，在化工生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)往往運(yùn)行在多種工況下，這些工況的變化可能導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定，甚至引發(fā)故障。傳統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)主要依賴于設(shè)定閾值進(jìn)行判斷，然而由于工況的復(fù)雜性和多樣性，閾值設(shè)定往往難以準(zhǔn)確反映系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致誤報(bào)或漏報(bào)的情況時(shí)有發(fā)生，難以根據(jù)多種工況準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和預(yù)防潛在故障，會(huì)導(dǎo)致非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間和生產(chǎn)損失增加。因此，有必要提出一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的就是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，它可以采用機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，自適應(yīng)多工況變化，識(shí)別出不同工況下的異常模式和趨勢(shì)，提前發(fā)現(xiàn)可能的故障點(diǎn)
2、本專利技術(shù)為解決上述技術(shù)問題，提供如下技術(shù)方案：一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集化工系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和工況信息；
3、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，對(duì)采集到的化工系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理，消除數(shù)據(jù)中的噪聲和異常值，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量；
4、特征提取模塊，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法，從預(yù)處理后的化工系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的特征；
5、報(bào)警預(yù)測(cè)模塊，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)提取的化工系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)特征進(jìn)行分析，識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行中的異常模式和趨勢(shì)，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障；
6、報(bào)警管理模塊，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，生成相應(yīng)的報(bào)警信息，并通過可視化界面展示給操作人員，同時(shí)提供故障處理建議；
7、反饋優(yōu)化模塊，根據(jù)操作人員的反饋和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，提高預(yù)測(cè)精度；
8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)采集到的原始化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、預(yù)處理后的數(shù)據(jù)、提取的特征、預(yù)測(cè)結(jié)果以及記錄并存儲(chǔ)所有的報(bào)警信息，便于后續(xù)的化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)優(yōu)化。
9、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集模塊的具體步驟如下：
10、(1)傳感器配置與連接：選擇合適的傳感器，并將其安裝在化工系統(tǒng)的相應(yīng)位置，配置傳感器的參數(shù)，確保其與數(shù)據(jù)采集模塊能夠正常通信；
11、(2)數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換：傳感器實(shí)時(shí)采集化工系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
12、(3)數(shù)據(jù)傳輸：將采集的化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過有線或無線方式傳輸至數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，以便及時(shí)反映化工系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
13、更進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的具體步驟如下：
14、(1)對(duì)采集到的原始化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，去除噪聲和干擾信號(hào)；
15、(2)對(duì)化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理，使其符合后續(xù)算法處理的要求。
16、更進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中對(duì)采集的化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理時(shí)使用濾波算法，算法公式如下：對(duì)于一組化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)(x1，x2，...，xn)，移動(dòng)平均濾波的輸出(yi)可以表示為：
17、更進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理時(shí)的算法公式如下：
18、(1)標(biāo)準(zhǔn)化算法：
19、對(duì)于一組數(shù)據(jù)(x1，x2，...，xn)，其均值為(μ)，標(biāo)準(zhǔn)差為(σ)，標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)(zi)可以表示為：
20、(2)歸一化算法：
21、對(duì)于一組數(shù)據(jù)(x1，x2，...，xn)，其最小值為(xmin)，最大值為(xmax)，歸一化后的數(shù)據(jù)(ni)可以表示為：
22、更進(jìn)一步地，所述特征提取模塊的具體步驟如下：
23、(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊處理后的化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)將被用作特征提取的輸入；
24、(2)特征選擇：根據(jù)化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的特性和任務(wù)需求，使用深度學(xué)習(xí)的特征提取方法，從提取出的特征中選擇出對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)有益的相關(guān)特征；
25、(3)特征提取：根據(jù)所選方法，從化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取出有意義的特征；
26、(4)特征轉(zhuǎn)換：將提取出的特征轉(zhuǎn)換為適合深度學(xué)習(xí)算法處理的格式。
27、更進(jìn)一步地，上述步驟中特征選擇和特征提取及到相關(guān)性分析算法的計(jì)算，通過計(jì)算特征與目標(biāo)變量之間的相關(guān)系數(shù)來評(píng)估特征的重要性；相關(guān)系數(shù)公式為：其中xi和yi分別時(shí)特征和目標(biāo)變量的樣本值，和分別是xi和yi的均值，計(jì)算公式分別為：n是樣本數(shù)量，r是相關(guān)系數(shù)，其值域?yàn)閇-1，1]，當(dāng)r接近1時(shí)，表示x和y之間存在強(qiáng)烈的正相關(guān)關(guān)系；當(dāng)r接近-1時(shí)，表示x和y之間存在強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)關(guān)系；當(dāng)r接近0時(shí)，表示x和y之間幾乎沒有線性關(guān)系。
28、更進(jìn)一步地，所述報(bào)警預(yù)測(cè)模塊的具體步驟如下：
29、(1)特征輸入：將經(jīng)過特征提取模塊處理后的特征數(shù)據(jù)作為輸入，傳遞給報(bào)警預(yù)測(cè)模塊；
30、(2)模型訓(xùn)練：使用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)已知的歷史故障數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的特征數(shù)據(jù)來訓(xùn)練預(yù)測(cè)模型；
31、(3)模型評(píng)估：使用驗(yàn)證集或測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練好的模型進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算模型的性能指標(biāo)(如準(zhǔn)確率、召回率、f1分?jǐn)?shù))，以評(píng)估模型的預(yù)測(cè)能力；
32、(4)故障預(yù)測(cè)：將實(shí)時(shí)采集的特征數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的模型中，模型根據(jù)學(xué)習(xí)到的特征和故障之間的關(guān)系，輸出預(yù)測(cè)結(jié)果，即故障發(fā)生的概率和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
33、更進(jìn)一步地，所述報(bào)警預(yù)測(cè)模塊中模型訓(xùn)練使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征訓(xùn)練，計(jì)算步驟如下：
34、a)前向傳播公式：對(duì)于單個(gè)神經(jīng)元的前向傳播，其數(shù)學(xué)公式可以表達(dá)為：其中：zj是該神經(jīng)元的加權(quán)輸入，wij是從第i個(gè)輸入到第j個(gè)神經(jīng)元的權(quán)重，xi是第i個(gè)輸入特征，bj是第j個(gè)神經(jīng)元的偏置項(xiàng)，n是輸入特征的數(shù)量，σ是激活函數(shù)aj是該神經(jīng)元的輸出；
35、b)交叉熵?fù)p失函數(shù)公式：其中：l是損失函數(shù)的值，k是類別的數(shù)量，yk是真實(shí)標(biāo)簽，通常是一個(gè)one-hot編碼的向量，其中第k個(gè)元素為1(如果樣本屬于第k類)，其余為0，pk是模型預(yù)測(cè)的第k類的概率；
36、c)權(quán)重和偏置項(xiàng)更新公式：其中和是更新后的權(quán)重和偏置項(xiàng)，和是更新前的權(quán)重和偏置項(xiàng)，η是學(xué)習(xí)率，控制參數(shù)更新的步長(zhǎng)，和分別是損失函數(shù)對(duì)權(quán)重和偏置項(xiàng)的偏導(dǎo)數(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集化工系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和工況信息；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊的具體步驟如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的具體步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中對(duì)采集的化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理時(shí)使用濾波算法，算法公式如下：對(duì)于一組化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)(x1，x2，...，xn)，移動(dòng)平均濾波的輸出(yi)可以表示為：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理時(shí)的算法公式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述特征提取模塊的具體步驟如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，上述步驟中特征選擇和特征提取及到
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述報(bào)警預(yù)測(cè)模塊的具體步驟如下：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述報(bào)警預(yù)測(cè)模塊中模型訓(xùn)練使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征訓(xùn)練，計(jì)算步驟如下：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述報(bào)警管理模塊的步驟如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集化工系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和工況信息；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊的具體步驟如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的具體步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中對(duì)采集的化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理時(shí)使用濾波算法，算法公式如下：對(duì)于一組化工系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)(x1，x2，...，xn)，移動(dòng)平均濾波的輸出(yi)可以表示為：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理時(shí)的算法公式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化工系統(tǒng)多工況的報(bào)警管理系統(tǒng)，其特征在于，所述特征提取模塊的具體步驟如下：
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董穎超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南通超遠(yuǎn)新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。