[发明专利]用于过程工厂内数据驱动的故障检测的改进故障变量识别技术

权利要求书

1.一种用于在指示过程的在线操作的在线数据中识别故障变量的系统，包括：

耦合到所述过程的过程控制器，用于控制所述过程；以及

故障检测系统，用于在从所述过程控制器接收到的在线数据中识别故障变量，其中，所述故障检测系统被配置为：

通过使用系统矩阵将多变量状态估计技术(MSET)应用于所述在线数据，检测所述过程的异常操作状况；

针对由包括在所述系统矩阵中的数据表示的每个唯一的过程变量对建立相应的新矩阵；

针对每个唯一的过程变量对，使用所述相应的新矩阵训练相应的缩小型系统矩阵；

针对包括在所述系统矩阵中的每个过程变量，定义相应的故障指数；

通过使用所述相应的缩小型系统矩阵将所述MSET应用于所述在线数据的相应部分，确定针对每个唯一的过程变量对的估计数据，

当与针对包括在唯一的过程变量对中的过程变量中的一个过程变量的所述估计数据相对应的估计误差超过对应的估计误差阈值时，递增包括在所述唯一的过程变量对中的两个过程变量的所述相应的故障指数，以及

通过确定具有最大故障指数的相应的过程变量，识别故障变量。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括用户接口，所述用户接口通信耦合到所述过程控制器和所述故障检测系统，并且其中，所述故障检测系统还被配置为：

生成指示所述故障变量的警告信号；以及

将所述警告信号传送到所述用户接口以供用户查看。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，针对每个唯一的过程变量对的所述相应的新矩阵包括：来自所述系统矩阵的、与包括在所述唯一的过程变量对中的两个相应的过程变量相关联的数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述在线数据的用于确定针对每个唯一的过程变量对的所述估计数据的所述相应部分包括：对应于包括在所述唯一的过程变量对中的两个过程变量的在线数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，与所述估计数据相对应的所述估计误差为均方根(RMS)误差，并且所述对应的估计误差阈值为RMS误差阈值。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述最大故障指数对应于两个或者更多个过程变量。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述故障检测系统还被配置为执行以下步骤；

(a)将当前系统矩阵划分为第一新矩阵和第二新矩阵；

(b)使用所述第一新矩阵训练第一系统矩阵；

(c)使用所述第二新矩阵训练第二系统矩阵；

(d)通过使用所述第一系统矩阵将所述MSET应用于所述在线数据的相应部分，确定第一估计数据集；

(e)通过将所述第一估计数据集与所述在线数据的所述相应部分进行比较，确定在所述在线数据的所述相应部分中是否存在异常操作状况；

(f)响应于确定在所述在线数据的所述相应部分中存在异常操作状况，执行以下操作：

确定所述第一系统矩阵的大小是否满足大小阈值，以及

响应于确定所述第一系统矩阵的大小不满足所述大小阈值，指定所述第一系统矩阵作为所述当前系统矩阵，以及

(g)响应于确定在所述在线数据的所述相应部分中存在正常操作状况，执行以下操作：

确定所述第二系统矩阵的大小是否满足所述大小阈值，以及

响应于确定所述第二系统矩阵的大小不满足所述大小阈值，指定所述第二系统矩阵作为所述当前系统矩阵；以及

(h)迭代地执行步骤(a)-(h)，直到所述第一系统矩阵的大小或者所述第二系统矩阵的大小满足所述大小阈值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一新矩阵包括表示包括在所述当前系统矩阵中的所述过程变量的第一部分的数据，并且所述第二新矩阵包括表示包括在所述当前系统矩阵中的所述过程变量的第二部分的数据，所述第二部分不同于所述第一部分。