本發(fā)明涉及工業(yè)過程故障檢測(cè)，特別是指一種針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的不斷擴(kuò)大，保障生產(chǎn)過程的安全和控制產(chǎn)品質(zhì)量成為了重要的挑戰(zhàn)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，很多嚴(yán)重的事故往往源于一些微小的故障，而這些故障的早期檢測(cè)對(duì)確保生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行和提升產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。生產(chǎn)過程中，大量的傳感器負(fù)責(zé)測(cè)量各種過程變量，這些傳感器的讀數(shù)直接反映了生產(chǎn)過程中的狀態(tài)。然而，在長(zhǎng)期運(yùn)行中，傳感器的精度會(huì)下降，可能出現(xiàn)漂移、偏離或完全失效的情況，從而引發(fā)數(shù)據(jù)缺失和異常。此外，數(shù)據(jù)錄入和存儲(chǔ)過程中也可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。這些因素導(dǎo)致獲取的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中往往存在不同程度的缺失。因此，針對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行早期故障檢測(cè)的研究對(duì)提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平、減少人工干預(yù)和確保生產(chǎn)安全具有重要意義。

2、在目前的技術(shù)中，處理缺失數(shù)據(jù)的方法主要包括低秩算法的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法以及其他技術(shù)。低秩算法則假設(shè)矩陣具有低秩或接近低秩的結(jié)構(gòu)，通過尋找與不完全矩陣一致的低秩矩陣來恢復(fù)數(shù)據(jù)，其他方法包括利用貝葉斯統(tǒng)計(jì)模型和最大化似然函數(shù)來推斷缺失數(shù)據(jù)。

3、然而，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中具有誤報(bào)率高，無法充分恢復(fù)數(shù)據(jù)的完整性，以及不能有效的檢測(cè)到早期故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決傳統(tǒng)的缺失數(shù)據(jù)處理方法在實(shí)際應(yīng)用中具有誤報(bào)率高，無法充分恢復(fù)數(shù)據(jù)的完整性，以及不能有效的檢測(cè)到早期故障的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

3、第一方面：

4、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，包括：

5、s1：獲取正常工況下含缺失值的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)；

6、s2：將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的缺失值進(jìn)行填充處理；

7、s3：通過最小化檢測(cè)指標(biāo)，確定填充處理后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的最優(yōu)解；

8、s4：根據(jù)填充處理后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的最優(yōu)解，計(jì)算變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量；

9、s5：根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量以及置信度水平，確定控制限；

10、s6：獲取含缺失值的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

11、s7：將所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中的缺失值進(jìn)行填充處理；

12、s8：通過最小化檢測(cè)指標(biāo)，確定填充處理后的完整數(shù)據(jù)的最優(yōu)解；

13、s9：根據(jù)填充處理后的完整數(shù)據(jù)的最優(yōu)解，計(jì)算變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量；

14、s10：根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量，計(jì)算檢測(cè)指標(biāo)；

15、s11：在所述檢測(cè)指標(biāo)大于所述控制限的情況下，判定為異常工況。

16、第二方面：

17、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)系統(tǒng)，包括：存儲(chǔ)器和一個(gè)或多個(gè)處理器；

18、所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序，所述一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序適于由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)上述的針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法。

19、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

20、在本發(fā)明中，通過最小化檢測(cè)指標(biāo)來確定填充處理后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和完整數(shù)據(jù)的最優(yōu)解，有效地降低了缺失數(shù)據(jù)處理時(shí)的誤報(bào)率，并充分恢復(fù)了數(shù)據(jù)的完整性，根據(jù)填充處理后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的最優(yōu)解計(jì)算變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量，并結(jié)合置信度水平確定控制限，可以精確地設(shè)定故障檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，使用填充處理后的完整數(shù)據(jù)的最優(yōu)解計(jì)算變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量，并基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變?cè)y(tǒng)計(jì)量計(jì)算檢測(cè)指標(biāo)，在檢測(cè)指標(biāo)超過控制限時(shí)判定為異常工況，不僅能有效地檢測(cè)早期故障，還能夠處理訓(xùn)練集和測(cè)試集中存在的數(shù)據(jù)缺失問題。

技術(shù)特征：

1.一種針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述s3具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述s305具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述s3052具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述s4具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述s5具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，其特征在于，s8具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述s9具體為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述s10具體為：

10.一種針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：存儲(chǔ)器和一個(gè)或多個(gè)處理器；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的工業(yè)過程故障檢測(cè)方法及系統(tǒng)，涉及工業(yè)過程故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，方法包括：獲取正常工況下含缺失值的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)；將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的缺失值進(jìn)行填充處理；通過最小化檢測(cè)指標(biāo)，確定填充處理后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的最優(yōu)解；根據(jù)填充處理后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的最優(yōu)解，計(jì)算變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量；根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量以及置信度水平，確定控制限；獲取含缺失值的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；將所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中的缺失值進(jìn)行填充處理；通過最小化檢測(cè)指標(biāo)，確定填充處理后的完整數(shù)據(jù)的最優(yōu)解；根據(jù)填充處理后的完整數(shù)據(jù)的最優(yōu)解，計(jì)算變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量；根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變?cè)慕y(tǒng)計(jì)量，計(jì)算檢測(cè)指標(biāo)；在所述檢測(cè)指標(biāo)大于所述控制限的情況下，判定為異常工況。

技術(shù)研發(fā)人員：張瀚文,劉青青,彭開香,董潔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6