基于網(wǎng)絡(luò)分析的化工過程故障檢測(cè)方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化工過程系統(tǒng)呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)大型化、復(fù)雜化的趨勢(shì)，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和故障情況的描述越來越難以通過傳統(tǒng)的方式來進(jìn)行刻畫。此外，化工過程本身在設(shè)備硬件、數(shù)據(jù)采集處理、系統(tǒng)內(nèi)部強(qiáng)關(guān)聯(lián)性等方面展現(xiàn)出來的特征和過程故障的可傳播、隨機(jī)發(fā)生、級(jí)聯(lián)作用等因素，在化工系統(tǒng)故障檢測(cè)方法的研究上設(shè)置了阻礙。同時(shí)，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)由于其在研究復(fù)雜系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜性質(zhì)上的優(yōu)勢(shì)，在各學(xué)科都得以運(yùn)用并獲得不斐的成果。本文以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)研究故障檢測(cè)問題，不僅考慮了系

2、統(tǒng)局部的屬性且可分析整體的結(jié)構(gòu)特征，這是傳統(tǒng)故障檢測(cè)方法所不及的，也為將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論融入故障檢測(cè)領(lǐng)域的研究貢獻(xiàn)了思路。主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論和可見圖方法，探索其在分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)上的可行性，通過對(duì)應(yīng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建模，以網(wǎng)絡(luò)的視角來進(jìn)行故障檢測(cè)方法研究。
　　(2)提出了基于余弦相似度的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法，以余弦相似度為媒介來確定變量之間的相關(guān)性，通過閾值設(shè)定進(jìn)而得到鄰接矩陣構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型，聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)拓

3、撲構(gòu)造和網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)測(cè)度，對(duì)比故障狀態(tài)與無故障狀態(tài)下的差異，實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)。以TE過程為對(duì)象實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性和優(yōu)越性。
　　(3)基于(2)中方法涉及閾值設(shè)定，且沒有詳細(xì)考慮化工系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)序性的特點(diǎn)，提出以水平可見圖為基礎(chǔ)的故障檢測(cè)方法。將系統(tǒng)中每個(gè)變量的數(shù)據(jù)看作一個(gè)時(shí)間序列，通過水平可見圖方法，將每個(gè)時(shí)間序列建模成網(wǎng)絡(luò)，再將每個(gè)時(shí)間序列對(duì)應(yīng)的單層網(wǎng)絡(luò)抽象為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，使用兩層網(wǎng)絡(luò)之間的層間互信息來表征對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)性大小，根據(jù)故