一种基于报警序列顺序容忍度的工业报警模式挖掘方法技术

本发明专利技术公开了一种基于报警序列顺序容忍度的工业报警模式挖掘方法，包括步骤S10：输入报警泛滥序列数据库，支持度阈值sup_min，以及最小频繁模式长度L

【技术实现步骤摘要】
一种基于报警序列顺序容忍度的工业报警模式挖掘方法


[0001]本专利技术涉及信号处理
，特别涉及一种基于报警序列顺序容忍度 的工业报警模式挖掘方法。

技术介绍

[0002]目前的工业领域中，报警系统作为对工业过程中的异常情况进行监控和 警报的角色被广泛应用。然而目前的工业报警系统依然存在着很多的问题。
[0003]在过程控制系统中，当现场传感器超过预定义的临界阈值时，会发出警 报，警告操作员关键过程偏差。理想情况下，一次发出的警报数量应尽可能 少。然而，在更为异常的情况下，可能会出现大量难以处理的警报，通常被 称为报警洪水。报警洪水现象不仅影响产品质量和生产成本，并且对过程安 全以及人员安全带来重大隐患。
[0004]近年来，处理报警泛滥的方法备受关注，许多学者提出了抑制报警泛滥 的方法，如将A&E中记录的报警构建成序列，对警报泛滥序列进行相似性分 析，找到类似的报警信号以便进行早期故障预测与分类，但此类方法通常要 求报警泛滥序列是顺序排列，而实际工业过程中很难满足相关警报几乎同时 出现，而且顺序不确定，即使这些报警是由于同一原因引起，实际的报警序 列在不同时间发生的顺序也没有规律。因此，提出一种基于报警序列顺序容 忍度的工业报警模式挖掘方法，具有十分重要的现实意义。

技术实现思路

[0005]根据以上现有技术的不足，本专利技术提供一种基于报警序列顺序容忍度的 工业报警模式挖掘方法，其能解决报警序列在不同时间发生的顺序没有规律 的问题。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于报警序列顺序容 忍度的工业报警模式挖掘方法，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤S10：输入报警泛滥序列数据库，支持度阈值sup_min，以及最小频 繁模式长度L
th
；
[0008]步骤S20：采用预定义的时间窗口消除抖振报警；
[0009]步骤S30：计算报警泛滥序列数据库中项(报警标签)的频率，删除数据 库中小于支持度阈值的项，得到新的报警序列；
[0010]步骤S40：统计以序列中一项为前缀的所有后缀，并通过报警序列中两个 报警发生在报警序列中的时间跨度判断某一个报警标签是否在前缀之后发生；
[0011]步骤S50：输出频繁报警模式，判断后缀报警标签是否能与前缀v关联， 如果能关联，则输出前缀，如果不能则返回步骤S40。
[0012]进一步地，步骤S10的具体实现过程为：
[0013]通过输入报警泛滥数据库D＝{X1，X2，...，X
|D|
}＝，支持度阈值sup_min，以及最 小频繁模式长度L
th
，对警报泛滥进行分析，对于任意的报警x
i
∈D，是报警 x
i
对应的报警标签，由设备位号与报警标识组成；
[0014]其中，为报警泛滥序列；|D|是报警泛滥序列数据库D的数 量；|x
i
|表示报警序列X
i
的长度。
[0015]进一步地，步骤S20的具体实现过程为：
[0016]采用预定义的时间窗口T
w
消除抖振报警(T
w
通常为1分钟)；当一个报警产 生后，报警后续时间T
w
内的相同设备位号的相同报警标识的报警将被忽视。
[0017]进一步地，步骤S30的具体实现过程为：
[0018]计算报警泛滥数据库中项(报警标签)的频率，并删除原数据库中小于 sup_min的项，将满足sup_min的各项记为长度为1的前缀；其中项为报警序列 数据库中每一个不同的设备位号与报警标识组成的报警标签，频率为包括某 个报警标签的序列个数。
[0019]进一步地，所述步骤S40中，前缀和后缀的定义为给定三个报警序列 X1＝[a1，a2，...，a
n
]，X2＝[b1，b2，...，b
m
]和X3＝[a
m+1
，a
m+2
，...，a
n
]满足m≤n。若有则 称序列X2是序列X1的前缀，剩余的序列X3称为X1的后缀。
[0020]进一步地，步骤S40还包括以下步骤：
[0021]S401，统计以item
i
为前缀的所有后缀，若有，则建立投影数据库，继续下 一步S402，若没有，则递归返回；
[0022]S402，统计以item
i
为前缀的所有后缀的单项频数，若所有后缀单项全部低 于支持度阈值，则递归返回；若有后缀单项大于支持度阈值sup_min，则继续 下一步S403；
[0023]S403，将满足频数大于支持度阈值的后缀单项与前缀合并，得到新的前 缀；
[0024]S404，对于前缀与报警标签若与同 时在报警序列X
a
中出现，且满足式则认为序列X
a
中，报 警标签在前缀v之后发生一次。其中，时间差表示两个报警发 生在序列X
a
中的时间跨度；标准差σ为报警序列X
a
中时间的标准差；η
th
为 阈值，η
th
值的大小决定了算法对两个报警时间跨度的容忍度，设为0.5。
[0025]进一步地，步骤S50还包括以下步骤：
[0026]S510，计算报警标签是否满足频率ζ(x
i
)表示在 报警序列数据库D中，报警x
i
的报警标签发生的次数。频率表示
[0027]前缀v
j
的所有的报警标签e发生之后出现的总频数；
[0028]S520，计算条件概率当时，表示报警标签 可以与前缀v关联，否则报警标签不能与前缀v
i
关联，即对于前缀v
i
，不 能通过扩充警标签得到新的前缀；
[0029]S530，如果后缀报警标签是否能与前缀v关联，如果能关联，则输出前 缀，如果不能则返回步骤S40。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术在以报警数据库中每项的 频率以此顺序挖掘报警序列的基础上引入报警时间跨度容忍度等概念，使算 法具备了报警序列短期顺序模糊的容忍度，提高了算法的鲁棒性，有效地抑 制报警泛滥，保证了工业过程安全
FIC20703.PVLO，FIC20702.PVLO，TIC20701.PVHI，TI20409.PVLO， LIC20701.PVHI和TI20702.PVHI)分别为：1，1，0，1，3，3和2。由于
ꢀ“
FI20704.PVLO”，“FIC20703.PVLO”，“FIC20702.PVLO”以及“TIC20701.PVHI
”ꢀ
不满足支持度阈值，将上述项删除。
[0042]步骤S40：统计以序列中一项为前缀的所有后缀，并通过报警序列中两个 报警发生在报警序列中的时间跨度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于报警序列顺序容忍度的工业报警模式挖掘方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10：输入报警泛滥序列数据库D＝{X1，X2，..，X
|D|
}＝，支持度阈值sup_min，以及最小频繁模式长度L
th
；；步骤S20：采用预定义的时间窗口T
w
消除抖振报警；步骤S30：计算报警泛滥序列数据库中项(报警标签)的频率，删除数据库中小于支持度阈值的项，将满足sup_min的各项记为长度为1的前缀；步骤S40：对长度为i的前缀建立投影数据库，并将数据库中满足条件的后缀增加至前缀，得到长度i+1的前缀；步骤S50：判断后缀报警标签是否能与前缀v关联，如果能关联，则输出前缀，如果不能则返回步骤S40。2.根据权利要求1所述的一种基于报警序列顺序容忍度的工业报警模式挖掘方法，其特征在于，步骤S10的具体实现过程为：通过输入报警泛滥数据库D＝{X1，X2，...，X
|D|
}＝，支持度阈值sup_min，以及最小频繁模式长度L
th
，对警报泛滥进行分析，对于任意的报警x
i
∈D，是报警x
i
对应的报警标签，由设备位号与报警标识组成；其中，为报警泛滥序列；|D|是报警泛滥序列数据库D的数量；|X
i
|表示报警序列X
i
的长度。3.根据权利要求1所述的一种基于报警序列顺序容忍度的工业报警模式挖掘方法，其特征在于，步骤S20的具体实现过程为：采用预定义的时间窗口T
w
消除抖振报警(T
w
通常为1分钟)；当一个报警产生后，报警后续时间T
w
内的相同设备位号的相同报警标识的报警将被忽视。4.根据权利要求1所述的一种基于报警序列顺序容忍度的工业报警模式挖掘方法，其特征在于，步骤S30的具体实现过程为：计算报警泛滥数据库中项(报警标签)的频率，并删除原数据库中小于sup_min的项，将满足sup_min的各项记为长度为1的前缀；其中项为报警序列数据库中每一个不同的设备位号与报警标识组成的报警标签，频率为包括某个报警标签的序列个数。5.根据权利要求1所述的一种基于报警序列顺序容忍度的工业报警模式挖掘方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马骑龙，杨世品，杨小健，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：