[发明专利]一种单变量报警系统的报警线设计方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业报警系统管理技术领域，尤其涉及一种单变量报警系统的报警线设计方法及系统。

背景技术

报警是一种以视觉和听觉的方式提醒操作人员该工业过程出现了故障或者异常，一个有效的报警系统对生产过程的安全性和操作的有效性至关重要。因此，针对报警系统的研究受到了工业界和学术界越来越广泛的关注。在报警系统所有可设置的参数中，报警线是最重要的一个。由于报警线的设计不正确，报警系统会产生大量的误报警，会产生“狼来了”的效应，从而使操作人员对该报警系统产生质疑。同时，报警系统也会产生大量的漏报警，从而降低了该报警系统的有效性，对生产过程带来了很大的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种单变量报警系统的报警线设计方法及系统。本发明可以有效降低报警系统的误报率、漏报率、以及使得操作人员有更多的时间对即将到来或者已经发生的报警做出反应。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种单变量报警系统的报警线设计方法，包括如下步骤：

S1，获取过程信号并进行状态划分，得到一系列离散的状态；

S2，采用平滑法对划分后的状态进行平滑处理，使过程信号只在相邻状态间转移；

S3，利用古典概型的方法从经过平滑处理的过程信号中估计一步转移矩阵；

S4，利用一步转移矩阵计算报警概率图中的统计量；

S5，利用报警概率图中的统计量构建判决函数，计算各个状态信号对应的判决函数值，将报警线设置在判决函数取得最大值处。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种单变量报警系统的报警线设计系统，包括：

状态划分模块，用于获取过程信号并进行状态划分，得到一系列离散的状态；

状态平滑模块，用于采用平滑法对划分后的状态进行平滑处理，使过程信号只在相邻状态间转移；

转移矩阵估计模块，用于利用古典概型的方法从经过平滑处理的过程信号中估计一步转移矩阵；

报警概率图计算模块，用于利用一步转移矩阵计算报警概率图中的统计量；

报警线设置模块，用于利用报警概率图中的统计量构建判决函数，计算各个状态信号对应的判决函数值，将报警线设置在判决函数取得最大值处。

本发明的有益效果是：过程信号离散化以后，可以将其看作是一个马尔科夫链，本发明基于马尔科夫链，挖掘过程信号的历史数据中的统计规律，得到一步转移矩阵，进而得到报警概率图；通过报警概率图的统计量构建判决函数，将报警线设置在判决函数取得最大值处。本发明有益于对已有的报警线进行优化，也可以设计最优的报警线，使得报警系统的误报率和漏报率较小以及操作人员的反应时间较大。

附图说明

图1为本发明实施例所述单变量报警系统的报警线设计方法流程图；

图2为本发明实施例中状态4的转移概率和平均转移时间示意图；

图3为本发明实施例各个状态的转移概率和平均转移时间示意图；

图4为本发明实施例中从状态A到状态m的状态转移图；

图5为本发明实施例中从状态i到状态i+1的状态转移图；

图6为本发明实施例报警概率图；

图7为本发明实施例所述单变量报警系统的报警线设计系统框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种单变量报警系统的报警线设计方法，包括如下步骤：

S1，获取过程信号并进行状态划分，得到一系列离散的状态。

具体地，S1的具体实现包括：将过程信号的原始样本数据x(t)按照从小到大的顺序进行排序得到顺序样本数据x_o(t)，根据顺序样本数据x_o(t)确定区间间隔，根据原始样本数据所处的区间确定原始样本数据所处的状态，得到一系列离散的状态，其中每个状态包括Z个样本数，Z为正整数。

设置报警系统的报警线为x_tp；报警线下的样本数为L₁,；报警线上的样本数为L₂。假设每个状态包含的样本数为z，报警线下的状态数为N₁，报警线上的状态数为N₂。将过程信号的原始样本数据x(t)按照从小到大的顺序进行排序得到顺序样本数据x_o(t)，那么状态划分的步骤为：