[发明专利]一种工业过程变量趋势异常检测方法及装置

权利要求书

1.一种工业过程变量趋势异常检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用所述工业过程变量构造趋势特征量，包括以下子步骤：

1-1)采集所述工业过程变量，计算当前采集点前ST秒内的数据均值，作为短周期均值，计算当前采集点前LT秒内的数据均值，作为长周期均值，其中ST的值小于LT的值；所述工业过程变量为石油钻井过程中采集的钻井参数；

1-2)将所述短周期均值与长周期均值作差，作为均值差，计算该均值差在当前采集点前LT秒内的动态均值；当前采集点前LT秒内，对均值差连续大于零或等于零的区间数据进行累加，作为相应区间的正向均值差累积量；对均值差连续小于零的区间数据进行累加，并求取绝对值，作为相应区间的负向均值差累积量；所述动态均值的计算式如下：

式中，DM_mean(j)为当前点均值差的动态均值，DM(i)为所述的均值差；

1-3)将所述正向均值差累积量、负向均值差累积量求和后，与所述动态均值进行乘积，乘积结果作为当前时刻的趋势特征量；

2)计算起始采集点到当前采集点的区间内的趋势特征量的均值、方差，利用所述趋势特征量的均值和方差设定阈值上限和阈值下限；所述阈值上限为趋势特征量的均值与三倍方差之和，所述阈值下限为趋势特征量的均值与三倍方差之差；

3)根据当前采集点的趋势特征量和所述阈值上限和阈值下限，判定所述工业过程变量是否趋势异常，包括：

在当前采集点前LT秒内，统计所有采集点的趋势特征量超出相应阈值上限和阈值下限之间的采样点数，当所述采样点数大于设定的数值时，判定所述工业过程变量趋势异常。

2.根据权利要求1所述的工业过程变量趋势异常检测方法，其特征在于，当所述趋势特征量的方差小于设定的最小方差阈值时，利用当前采集点前LT秒内不为零的最小的长周期变量标准差，作为新的最小方差阈值。

3.一种工业过程变量趋势异常检测装置，其特征在于，包括以下单元：

趋势特征量构造单元：用于利用所述工业过程变量构造趋势特征量，包括以下子单元：

周期均值计算子单元：用于采集所述工业过程变量，计算当前采集点前ST秒内的数据均值，作为短周期均值，计算当前采集点前LT秒内的数据均值，作为长周期均值，其中ST的值小于LT的值；所述工业过程变量为石油钻井过程中采集的钻井参数；

均值差累积量计算子单元：用于所述短周期均值与长周期均值作差，作为均值差，计算该均值差在当前采集点前LT秒内的动态均值；当前采集点前LT秒内，对均值差连续大于零或等于零的区间数据进行累加，作为相应区间的正向均值差累积量；对均值差连续小于零的区间数据进行累加，并求取绝对值，作为相应区间的负向均值差累积量；所述动态均值的计算式如下：

式中，DM_mean(j)为当前点均值差的动态均值，DM(i)为所述的均值差；

趋势特征量计算子单元：用于将所述正向均值差累积量、负向均值差累积量求和后，与所述动态均值进行乘积，乘积结果作为当前时刻的趋势特征量；

阈值计算单元：用于计算起始采集点到当前采集点的区间内的趋势特征量的均值、方差，利用所述趋势特征量的均值和方差设定阈值上限和阈值下限；所述阈值上限为趋势特征量的均值与三倍方差之和，所述阈值下限为趋势特征量的均值与三倍方差之差；

判断单元：用于根据当前采集点的趋势特征量和所述阈值上限和阈值下限，判定所述工业过程变量是否趋势异常，包括：

在当前采集点前LT秒内，统计所有采集点的趋势特征量超出相应阈值上限和阈值下限之间的采样点数，当所述采样点数大于设定的数值时，判定所述工业过程变量趋势异常。

4.根据权利要求3所述的工业过程变量趋势异常检测装置，其特征在于，还包括方差阈值替换单元：用于当所述趋势特征量的方差小于设定的最小方差阈值时，利用当前采集点前LT秒内不为零的最小的长周期变量标准差，作为新的最小方差阈值。