一种生产系统状态危险度动态阈值的创建方法技术方案

本发明专利技术属于生产系统动态危险性预警及安全防控领域，具体是一种生产系统状态危险度动态阈值的创建方法。包括以下步骤，S100：检查生产系统的布置结构，判断生产系统变化的时域响应类型，其中时域响应类型包括具有时间延迟效应的迟滞响应、具有空间延迟效应的粘滞响应以及兼具时空延迟效应的迟滞+粘滞组合响应；S200：计算确定生产系统状态变化的时滞参数；S300：根据时滞参数计算生产系统状态的动态阈值；S400：计算生产系统的状态动态阈值与该生产系统状态的危险性临界值之间的距离，并对距离进行标准化处理；S500：根据标准化处理后的距离计算生产系统状态危险度动态阈值。距离计算生产系统状态危险度动态阈值。距离计算生产系统状态危险度动态阈值。

A method of creating dynamic threshold of production system state risk

【技术实现步骤摘要】
一种生产系统状态危险度动态阈值的创建方法


[0001]本专利技术属于生产系统动态危险性预警及安全防控领域，具体是一种生产系统状态危险度动态阈值的创建方法。

技术介绍

[0002]危险度阈值是进行生产系统动态危险性评价及预警的重要参数，当生产系统状态的危险性评价结果大于危险度阈值时，应立即预警并实施安全调控措施。因此，开展生产系统状态的危险度阈值研究，可为生产事故防控选择科学合理的调控时机，对保障生产安全具有重要意义。
[0003]在当前的生产系统安全管控研究及应用中对危险度阈值的设置大多根据经验或实验测试结果确定，在一定程度上指导了生产安全。然而，当前状态危险度阈值的设置仍存在三个方面的不足：一是基本把状态危险度的临界值或者临界值与某个安全系数（小于1）的乘积设置为危险度的阈值，这种设置方式忽略了时间或空间延迟的时滞后效对安全调控的影响，往往导致调控时机选择滞后，即使实施了调控措施，仍发生危险度越过临界值而造成生产系统故障或生产事故；二是大多将危险度阈值设置为相同值，然而，不同的生产系统结构和不同类型的调控活动，时间或空间延迟的时间、变化速率等时滞参数不尽相同，相同的危险度阈值难以应对不同的时滞参数变化，无法解决时滞后效问题；三是常常将危险度阈值设置为仅与距离相关的常数，然而，状态的危险度不仅受距离这单一因素的影响，还受状态的变化速率及方向的限制，不同时刻，状态与临界值的距离不同，不同强度的调控活动，状态的变化速率不尽相同，设置为常数的危险度阈值“以不变，应万变”，难以体现不同时间状态的距离、变化速率、方向等参数对危险性大小的耦合影响。因此，现有的状态危险度阈值设置方法难以满足合理调控时机选择的需要，亟需开发与生产系统状态的变化参数以及时滞参数相匹配的危险度动态阈值，为生产系统动态危险性预警及安全防控提供理论与技术支撑。

技术实现思路

[0004]为解决现有危险度阈值无法应对时滞后效的问题、因仅使用距离指标导致危险度阈值计算结果片面性的问题以及设置为常数的危险度阈值无法反映不同时刻和不同强度调控活动对危险度影响的问题，本专利技术提供一种生产系统状态危险度动态阈值的创建方法。
[0005]本专利技术采取以下技术方案：一种生产系统状态危险度动态阈值的创建方法，包括以下步骤，S100：检查生产系统的布置结构，判断生产系统变化的时域响应类型，其中时域响应类型包括具有时间延迟效应的迟滞响应、具有空间延迟效应的粘滞响应以及兼具时空延迟效应的迟滞+粘滞组合响应；S200：计算确定生产系统状态变化的时滞参数；S300：根据时滞参数计算生产系统状态的动态阈值；S400：计算生产系统的状态动态阈值与该生产系统状态的危险性临界值之间的距离，并对距离进行标准化处理；S500：根据标准化处理后的
距离计算生产系统状态危险度动态阈值。
[0006]步骤S100中，S101：计算生产系统中生产活动状态调控的工位与生产系统状态监测传感器所在工位之间的距离，当距离大于50m时，则生产系统的状态变化具有时间延迟效应，判定生产系统状态变化的时域响应类型为迟滞响应。
[0007]S102：分析生产系统状态变化与生产系统空间结构之间的关系，当生产系统状态变化受生产系统空间效应的影响而具有扩散形态时，则生产系统的状态变化具有空间延迟效应，判定生产系统状态变化的时域响应类型为粘滞响应。
[0008]S103：当生产系统状态变化的时域响应类型兼具迟滞响应和粘滞响应时，判定生产系统状态变化的时域响应类型为迟滞+粘滞组合响应。
[0009]步骤S200中，生产系统为迟滞响应时：时滞参数包括迟滞时间和迟滞速率；生产系统为粘滞响应时：时滞参数包括粘滞增时间和粘滞增速率；生产系统为迟滞+粘滞组合响应时：时滞参数包括迟滞时间、迟滞速率、粘滞增时间和粘滞增速率。
[0010]具体计算过程为；S201：在不改变生产活动的状态下，连续记录传感器监测的生产系统状态值，i=0, 1, 2,
ꢀ…
，当监测数据满足公式（1）时，记此时的时间点为；（1）S202：在t0时刻给定生产活动状态的调控增量，并继续连续记录传感器监测的生产系统状态值，j=i, i+1, i+2,
ꢀ…
，当监测数据满足公式（2）时，记此时的时间点为t
j = t
c
；
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（2）S203：继续连续记录传感器监测的生产系统状态，当监测数据满足公式（3）时，记此时的时间点为t
j = t
n+
，停止监测记录；
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（3）S204：利用监测数据t0和t
c
计算生产系统状态变化的迟滞时间T
c
；
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（4）利用监测数据x(t0)和x(t
c
) 及迟滞时间T
c
计算生产系统状态变化的迟滞速率；
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（5）利用监测数据t
n+
和t
c
计算生产系统状态变化的粘滞增时间T
n+
；
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（6）
利用粘滞增时间T
n+
及迟滞速率计算生产系统状态变化的粘滞增速率；
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（7）步骤S300中，状态动态阈值分为具有迟滞效应的生产系统的状态动态阈值、具有粘滞效应的生产系统的状态动态阈值以及具有迟滞+粘滞组合效应的生产系统的状态动态阈值。
[0011]步骤S300的具体计算过程为：S301：具有迟滞效应的生产系统的状态动态阈值的计算公式为：
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（8）S302：具有粘滞效应的生产系统的状态动态阈值的计算公式为：
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（9）S303：具有迟滞+粘滞组合效应的生产系统的状态动态阈值的计算公式为：
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（10）其中，为安全系数，；a为该生产系统状态的危险性临界值，当该生产系统状态达到a时，系统即发生故障或事故。
[0012]步骤S400中距离标准化处理的具体计算方法为，S401：生产系统的状态动态阈值与该生产系统状态的危险性临界值a之间的距离为，在生产系统长期运行过程中统计得到的第h组数据中生产系统的状态与其临界值之间的距离为，h=0, 1, 2,
ꢀ…
, r，对进行平移
·
标准差变换：
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（11）
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（12）S402：进行平移
·
极差变换；
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（13）令，标准化处理后的生产系统状态的动态阈值与其危险性临界值之间的距离为，。
[0013]步骤S500中，生产系统状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产系统状态危险度动态阈值的创建方法，其特征在于：包括以下步骤，S100：检查生产系统的布置结构，判断生产系统变化的时域响应类型，其中时域响应类型包括具有时间延迟效应的迟滞响应、具有空间延迟效应的粘滞响应以及兼具时空延迟效应的迟滞+粘滞组合响应；S200：计算确定生产系统状态变化的时滞参数；S300：根据时滞参数计算生产系统状态的动态阈值；S400：计算生产系统的状态动态阈值与该生产系统状态的危险性临界值之间的距离，并对距离进行标准化处理；S500：根据标准化处理后的距离计算生产系统状态危险度动态阈值。2.根据权利要求1所述的生产系统状态危险度动态阈值的创建方法，其特征在于：所述的步骤S100中，S101：计算生产系统中生产活动状态调控的工位与生产系统状态监测传感器所在工位之间的距离，当距离大于50m时，则生产系统的状态变化具有时间延迟效应，判定生产系统状态变化的时域响应类型为迟滞响应；S102：分析生产系统状态变化与生产系统空间结构之间的关系，当生产系统状态变化受生产系统空间效应的影响而具有扩散形态时，则生产系统的状态变化具有空间延迟效应，判定生产系统状态变化的时域响应类型为粘滞响应；S103：当生产系统状态变化的时域响应类型兼具迟滞响应和粘滞响应时，判定生产系统状态变化的时域响应类型为迟滞+粘滞组合响应。3.根据权利要求1所述的生产系统状态危险度动态阈值的创建方法，其特征在于：所述的步骤S200中，生产系统为迟滞响应时：时滞参数包括迟滞时间和迟滞速率；生产系统为粘滞响应时：时滞参数包括粘滞增时间和粘滞增速率；生产系统为迟滞+粘滞组合响应时：时滞参数包括迟滞时间、迟滞速率、粘滞增时间和粘滞增速率。4.根据权利要求3所述的生产系统状态危险度动态阈值的创建方法，其特征在于：所述的步骤S200具体计算过程为；S201：在不改变生产活动的状态的条件下，连续记录传感器监测的生产系统状态值，i=0,1, 2,
ꢀ…
，当监测数据满足公式1时，记此时的时间点为；（1）S202：在t0时刻给定生产活动状态的调控增量，并继续连续记录传感器监测的生产系统状态值，j=i, i+1, i+2,
ꢀ…
，当监测数据满足公式2时，记此时的时间点为t
j = t
c
；
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（2）S203：继续连续记录传感器监测的生产系统状态，当监测数据满足公式3时，记此时的时间点为t
j = t
n+
，停止监测记录；
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（3）S204：利用监测数据t0和t
c
计算生产系统状态变化的迟滞时间T
c
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【专利技术属性】
技术研发人员：王延生，乔玲，邓存宝，穆晓刚，刘佳，王晓波，范楠，郝朝瑜，杨晓君，刘波，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：