一种工业生产过程的故障诊断与处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种工业生产过程的故障诊断与处理方法及系统。方法包括：获取工业生产过程中的历史生产数据，进行预处理、降维处理，用散点图进行可视化；确定工业生产过程的故障诊断封闭区间；获取实时生产数据，进行降维处理；根据故障诊断封闭区间对降维后的实时生产数据进行故障诊断，得到诊断结果；若诊断结果表示为发生故障，则根据降维后的实时生产数据和故障诊断封闭区间计算得到实时生产数据的偏移量；调整工业生产过程的生产数据消除故障。通过对整个工业生产过程的实时生产数据的故障诊断和对实时生产数据偏移量的计算，实现对整个工业生产过程中故障的实时诊断和处理，提升工业生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种工业生产过程的故障诊断与处理方法及系统
本专利技术涉及流程工业生产
，特别是涉及一种工业生产过程的故障诊断与处理方法及系统。
技术介绍
目前，在流程工业生产领域中主要应用集散控制系统(DistributedControlSystem,DCS)对工业生产的流程和设备进行控制。DCS是由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统。DCS综合了计算机，通信、显示和控制等技术，通过操作站对整个工艺过程进行集中监视、操作和管理，通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制。由于DCS是集散的，仅能够对单个装置或者单个生产过程的状态进行控制，缺乏工业生产过程的系统化控制，在工业生产过程发生故障时，需要通过排查控制站，确定故障点，并需要人工进行故障的消除，不能对整个工业生产过程进行实时的故障诊断与处理，存在工业生产过程效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工业生产过程的故障诊断与处理方法及系统，提升工业生产效率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种工业生产过程的故障诊断与处理方法，所述方法包括：获取工业生产过程中的历史生产数据；对所述历史生产数据进行预处理，得到预处理后的历史生产数据；对所述预处理后的历史生产数据进行降维处理，得到降维后的历史生产数据；对所述降维后的历史生产数据用散点图进行可视化，得到降维后的历史生产数据散点图；根据所述历史生产数据和所述降维后的历史生产数据在所述降维后的历史生产数据散点图上确定工业生产过程的故障诊断封闭区间；获取工业生产过程的实时生产数据；对所述实时生产数据进行降维处理，得到降维后的实时生产数据；根据所述故障诊断封闭区间对所述降维后的实时生产数据进行故障诊断，得到诊断结果；若所述诊断结果表示为发生故障，则根据所述降维后的实时生产数据和所述故障诊断封闭区间计算得到所述实时生产数据的偏移量；根据所述偏移量调整工业生产过程的生产数据消除故障。可选的，对所述历史生产数据进行预处理，得到预处理后的历史生产数据具体包括：删除所述历史生产数据中的异常数据，得到删除异常数据后的历史生产数据；所述异常数据包括未显示数据和延迟数据；对删除异常数据后的历史生产数据进行低通滤波，得到预处理后的历史生产数据。可选的，所述对所述预处理后的历史生产数据进行降维处理，得到降维后的历史生产数据具体包括：采用主元分析法对所述预处理后的历史生产数据进行降维处理。可选的，所述根据所述历史生产数据和所述降维后的历史生产数据在所述降维后的历史生产数据散点图上确定工业生产过程的故障诊断封闭区间具体包括：获取计算所述故障诊断封闭区间的参数；所述参数包括：降维后的历史生产数据点数、降维后的历史生产数据维度数和不同的显著水平值；根据所述参数，采用霍特林T方阈值计算方法或预测误差平方阈值计算方法在所述降维后的历史生产数据散点图上分别计算不同显著水平值对应的预测故障诊断封闭区间；根据所述历史生产数据和不同的预测故障诊断封闭区间，分别计算每个预测故障诊断封闭区间对应的预测故障准确率；选取预测故障准确率最大值对应的预测故障诊断封闭区间作为工业生产过程的故障诊断封闭区间。可选的，所述对所述实时生产数据进行降维处理，得到降维后的实时生产数据具体包括：采用主元分析法对所述实时生产数据进行降维处理。可选的，所述根据所述故障诊断封闭区间对所述降维后的实时生产数据进行故障诊断，得到诊断结果具体包括：将所述降维后的实时生产数据在所述降维后的历史生产数据散点图上进行可视化；判断降维后的实时生产数据点是否落在所述故障诊断封闭区间范围内，得到第一判断结果；若所述第一判断结果为是，则所述诊断结果为未发生故障；若所述第一判断结果为否，则所述诊断结果为发生故障。可选的，所述根据所述降维后的实时生产数据和所述故障诊断封闭区间计算得到所述实时生产数据的偏移量具体包括：计算所述降维后的实时生产数据与所述故障诊断封闭区间中心点的距离，得到降维后的实时生产数据偏移量；将所述降维后的实时生产数据偏移量进行逆降维处理，得到所述实时生产数据的偏移量。一种工业生产过程的故障诊断与处理系统，所述系统包括：历史数据获取模块，用于获取工业生产过程中的历史生产数据；预处理模块，用于对所述历史生产数据进行预处理，得到预处理后的历史生产数据；第一降维处理模块，用于对所述预处理后的历史生产数据进行降维处理，得到降维后的历史生产数据；散点图生成模块，用于对所述降维后的历史生产数据用散点图进行可视化，得到降维后的历史生产数据散点图；故障诊断封闭区间计算模块，用于根据所述历史生产数据和所述降维后的历史生产数据在所述降维后的历史生产数据散点图上确定工业生产过程的故障诊断封闭区间；实时数据获取模块，用于获取工业生产过程的实时生产数据；第二降维处理模块，用于对所述实时生产数据进行降维处理，得到降维后的实时生产数据；诊断模块，用于根据所述故障诊断封闭区间对所述降维后的实时生产数据进行故障诊断，得到诊断结果；偏移量计算模块，用于若所述诊断结果表示为发生故障，则根据所述降维后的实时生产数据和所述故障诊断封闭区间计算得到所述实时生产数据的偏移量；故障消除模块，用于根据所述偏移量调整工业生产过程的生产数据消除故障。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术的工业生产过程的故障诊断与处理方法中，先对工业生产过程中的历史生产数据进行降维处理，并将降维后的历史生产数据用散点图进行可视化，再根据历史生产数据和降维后的历史生产数据确定工业生产过程的故障诊断封闭区间，对工业生产过程的实时生产数据进行降维处理，并根据故障诊断封闭区间对所述降维后的实时生产数据进行故障诊断，若诊断结果表示为发生故障，则根据所述降维后的实时生产数据和所述故障诊断封闭区间计算得到所述实时生产数据的偏移量；再根据所述偏移量调整工业生产过程对应的生产数据消除故障。即通过对整个工业生产过程的实时生产数据的故障诊断和对实时生产数据偏移量的计算，实现对整个工业生产过程中故障的实时诊断和处理，提升工业生产效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的工业生产过程的故障诊断与处理方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的主元分析法的主要表达式的构成图；图3为本专利技术实施例提供的降维后的历史生产数据分布图；图4为本专利技术实施例提供的降维平面标识图；图5为本专利技术实施例提供的实时生产数据在降维平面的状态图；...

【技术保护点】
1.一种工业生产过程的故障诊断与处理方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取工业生产过程中的历史生产数据；/n对所述历史生产数据进行预处理，得到预处理后的历史生产数据；/n对所述预处理后的历史生产数据进行降维处理，得到降维后的历史生产数据；/n对所述降维后的历史生产数据用散点图进行可视化，得到降维后的历史生产数据散点图；/n根据所述历史生产数据和所述降维后的历史生产数据在所述降维后的历史生产数据散点图上确定工业生产过程的故障诊断封闭区间；/n获取工业生产过程的实时生产数据；/n对所述实时生产数据进行降维处理，得到降维后的实时生产数据；/n根据所述故障诊断封闭区间对所述降维后的实时生产数据进行故障诊断，得到诊断结果；/n若所述诊断结果表示为发生故障，则根据所述降维后的实时生产数据和所述故障诊断封闭区间计算得到所述实时生产数据的偏移量；/n根据所述偏移量调整工业生产过程的生产数据消除故障。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业生产过程的故障诊断与处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取工业生产过程中的历史生产数据；
对所述历史生产数据进行预处理，得到预处理后的历史生产数据；
对所述预处理后的历史生产数据进行降维处理，得到降维后的历史生产数据；
对所述降维后的历史生产数据用散点图进行可视化，得到降维后的历史生产数据散点图；
根据所述历史生产数据和所述降维后的历史生产数据在所述降维后的历史生产数据散点图上确定工业生产过程的故障诊断封闭区间；
获取工业生产过程的实时生产数据；
对所述实时生产数据进行降维处理，得到降维后的实时生产数据；
根据所述故障诊断封闭区间对所述降维后的实时生产数据进行故障诊断，得到诊断结果；
若所述诊断结果表示为发生故障，则根据所述降维后的实时生产数据和所述故障诊断封闭区间计算得到所述实时生产数据的偏移量；
根据所述偏移量调整工业生产过程的生产数据消除故障。


2.根据权利要求1所述的一种工业生产过程的故障诊断与处理方法，其特征在于，所述对所述历史生产数据进行预处理，得到预处理后的历史生产数据具体包括：
删除所述历史生产数据中的异常数据，得到删除异常数据后的历史生产数据；所述异常数据包括未显示数据和延迟数据；
对删除异常数据后的历史生产数据进行低通滤波，得到预处理后的历史生产数据。


3.根据权利要求1所述的一种工业生产过程的故障诊断与处理方法，其特征在于，
所述对所述预处理后的历史生产数据进行降维处理，得到降维后的历史生产数据具体包括：采用主元分析法对所述预处理后的历史生产数据进行降维处理。


4.根据权利要求1所述的一种工业生产过程的故障诊断与处理方法，其特征在于，
所述根据所述历史生产数据和所述降维后的历史生产数据在所述降维后的历史生产数据散点图上确定工业生产过程的故障诊断封闭区间具体包括：
获取计算所述故障诊断封闭区间的参数；所述参数包括：降维后的历史生产数据点数、降维后的历史生产数据维度数和不同的显著水平值；
根据所述参数，采用霍特林T方阈值计算方法或预测误差平方阈值计算方法在所述降维后的历史生产数据散点图上分别计算不同显著水平值对应的预测故障诊断封闭区间；
根据所述历史生产数据和不同的预测故障诊断封闭区间，分别计算每个预测故障诊断封闭区间对应的预测故障准确率；
选取预测故障准确率最大值对应的预测故障诊断封闭区间作为工业生产过程的故障诊断封...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯恩波，
申请(专利权)人：冯恩波，
类型：发明
国别省市：北京;11