申請(qǐng)日2014.01.14
公開(公告)日2017.12.15
IPC分類號(hào)G06F17/00
摘要
本發(fā)明涉及一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于包括以下步驟：1)通過采集水泵出水母管壓力、陽床進(jìn)水流量、陰床進(jìn)水流量、陽離子交換器入口壓力、陰離子交換器入口壓力、混合離子交換器入口壓力、離子濃度等傳感器數(shù)據(jù)，確定各傳感器穩(wěn)態(tài)閥值和工況切換閥值;2)工況穩(wěn)態(tài)檢測(cè)與所處工況階段的判定;2.1)根據(jù)步驟1)的傳感器穩(wěn)態(tài)閥值，計(jì)算判斷流程是否為穩(wěn)態(tài)，判定為非穩(wěn)態(tài)，執(zhí)行步驟2.2);2.2)根據(jù)步驟2)的工況切換閥值，計(jì)算判斷工況是否發(fā)生切換，判定為發(fā)生切換，執(zhí)行步驟2.3);2.3)通過實(shí)時(shí)采樣的數(shù)據(jù)計(jì)算歐氏距離和相似度，判定工況所處階段。本發(fā)明能準(zhǔn)確地進(jìn)行水處理流程的穩(wěn)態(tài)和工況切換判斷，具有過渡非穩(wěn)態(tài)過程，自動(dòng)、動(dòng)態(tài)且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類傳感器數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于包括以下步驟：
1)確定火力發(fā)電廠水處理系統(tǒng)中各傳感器穩(wěn)態(tài)閾值和工況切換閾值
通過采集水泵出水母管壓力、陽床進(jìn)水流量、陰床進(jìn)水流量、陽離子交換器入口壓力、陰離子交換器入口壓力、混合離子交換器入口壓力和離子濃度傳感器數(shù)據(jù)，確定各傳感器穩(wěn)態(tài)閾值和工況切換閾值;
2)判定水處理系統(tǒng)所處工況階段
2-1)檢測(cè)水處理系統(tǒng)中各傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，將所述各傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與根據(jù)步驟1)確定的穩(wěn)態(tài)閾值作比較，從而判斷水處理流程是穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)，若為穩(wěn)態(tài)則繼續(xù)檢測(cè)并保持工作狀態(tài)，若判定為非穩(wěn)態(tài)，執(zhí)行步驟2-2);
2-2)根據(jù)步驟2-1)檢測(cè)的各傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過與工況切換閾值作比較，判斷工況是否發(fā)生切換，若判定為發(fā)生切換，執(zhí)行步驟2-3);若判定為非發(fā)生切換，則繼續(xù)檢測(cè)各傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù);
2-3)通過實(shí)時(shí)采樣的數(shù)據(jù)計(jì)算歐氏距離和相似度，判定工況所處階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于：所述傳感器穩(wěn)態(tài)閾值通過如下具體步驟確定：
1)采集傳感器的數(shù)據(jù)，定義傳感器穩(wěn)態(tài)因子表達(dá)式：
其中，sfik為第i個(gè)傳感器k時(shí)刻的穩(wěn)態(tài)因子;為第i個(gè)傳感器在k至k+l區(qū)間中的最大值;為第i個(gè)傳感器在k至k+l區(qū)間中的最小值，δi是第i個(gè)傳感器歷史數(shù)據(jù)xi的標(biāo)準(zhǔn)差，m為傳感器個(gè)數(shù)，l為區(qū)間長(zhǎng)度，其中i=1,2,…,m;
2)為了判斷流程狀態(tài)，定義流程狀態(tài)指數(shù)sk如下：
式中，sk為“1”表示k時(shí)刻流程處于穩(wěn)態(tài)，反之為非穩(wěn)態(tài)過程，其中ki為第i個(gè)傳感器穩(wěn)態(tài)閾值，
3)從歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中篩選多段典型的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)過程作為樣本，通過對(duì)樣本穩(wěn)態(tài)因子sf序列的分析即可獲得m個(gè)傳感器的穩(wěn)態(tài)閾值ki，其中i=1,2,…,m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于：傳感器的閾值設(shè)定在0.005-0.015之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于：通過所述樣本穩(wěn)態(tài)因子sf序列來判斷工況切換;定義工況切換標(biāo)志sk_ex，表達(dá)式為：
其中，為工況切換閾值，sk_ex為“1”表示k時(shí)刻處在原工況階段，sk_ex為“0”表示流程在切換工況，從運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)中篩選多個(gè)工況切換段作為樣本，通過對(duì)樣本穩(wěn)態(tài)因子sf序列的分析獲得各傳感器的切換閾值
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于：工況切換閾值取值在0.02-0.03之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于：確定所述流程狀態(tài)指數(shù)sk的具體步驟如下：
1)由于發(fā)電廠水處理流程各傳感器輸出數(shù)據(jù)的量級(jí)相差較大，若直接進(jìn)行處理將淹沒低量級(jí)數(shù)據(jù)的有用信息，對(duì)獲取的歷史樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理：
其中，xim為第i個(gè)傳感器歷史數(shù)據(jù)歸一化后的數(shù)據(jù)，xi是第i個(gè)傳感器的歷史數(shù)據(jù)，max(xi)和min(xi)分別是xi最大值和最小值,其中i=1,2,…,m;
當(dāng)依次歸一化所有傳感器的歷史數(shù)據(jù)后，在每一個(gè)工況流程中選出各個(gè)傳感器相對(duì)穩(wěn)定的流程區(qū)間作為算法的訓(xùn)練模型;為了提高訓(xùn)練模型的精簡(jiǎn)性和準(zhǔn)確性，以樣本歐氏距離為指標(biāo)遴選各工況的特征樣本集，樣本歐氏距離dpq按照以下方法獲得：
其中，dpq為樣本p和樣本q的歐氏距離，xip是第i個(gè)傳感器的p時(shí)刻的數(shù)據(jù)值，xiq是第i個(gè)傳感器q時(shí)刻的數(shù)據(jù)值;
針對(duì)所有穩(wěn)態(tài)工況樣本，計(jì)算任意一個(gè)樣本與其余樣本之間的歐氏距離和di_sum如下式：
dij為任意兩個(gè)樣本間的歐氏距離，di_sum為任意一個(gè)樣本與其余樣本之間歐氏距離之和，n為任一工況的樣本總數(shù);循環(huán)采用式(6)可獲得每個(gè)工況中每個(gè)樣本與其余樣本的歐式距離累加和，并將距離累加和最小的l個(gè)樣本作為訓(xùn)練樣本，針對(duì)火電廠水處理流程，l在區(qū)間[100，200]取值;
設(shè)水處理流程劃分為t個(gè)工況，每個(gè)工況都獲得其對(duì)應(yīng)的特征訓(xùn)練集xu-l，由表達(dá)式(4)-(6)構(gòu)建整個(gè)流程的訓(xùn)練樣本集Xt：
Xt={xu-l,…,xt-l} (7)
式中，Xt是所有工況中選出的訓(xùn)練樣本集合，xu-l為任一工況u的特征訓(xùn)練樣本，其中u=1,2,…,t;
通過獲取實(shí)時(shí)傳感器在當(dāng)前時(shí)刻k的數(shù)據(jù)，通過式(1)和(2)計(jì)算k時(shí)刻的流程狀態(tài)指數(shù)sk：
若sk為“1”時(shí)，表明當(dāng)前時(shí)刻處于穩(wěn)態(tài)過程;若sk為“0”時(shí)則表示此刻流程處于非穩(wěn)態(tài)過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于：通過確定工況切換標(biāo)志sk_ex對(duì)工況切換判別的具體步驟如下：
通過表達(dá)式(1)-(3)進(jìn)一步計(jì)算sk_ex，對(duì)工況切換進(jìn)行判別：
1)若sk狀態(tài)為“1”且sk_ex為“1”，或sk狀態(tài)為“0”且sk_ex為“1”，或sk狀態(tài)為“0”且sk_ex為“0”時(shí)，表明工況無切換，不需要進(jìn)行工況識(shí)別;
2)若sk狀態(tài)為“1”且sk_ex為“0”時(shí)，表明工況切換完畢，需要進(jìn)行工況識(shí)別。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于：所述通過實(shí)時(shí)采樣的數(shù)據(jù)計(jì)算歐氏距離和相似度，判定工況所處階段，具體步驟如下：
1)若工況分類數(shù)量已經(jīng)確定，分為t類，則需要判定實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x屬于訓(xùn)練樣本集Xt中的哪一類，計(jì)算實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x與訓(xùn)練樣本集Xt的歐氏距離：
其中，dxm是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x與訓(xùn)練樣本集Xt中任一特征訓(xùn)練樣本xt間的歐氏距離，xi為第i個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)值，xt_i是特征訓(xùn)練樣本xt的第i個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)值;
從數(shù)據(jù)特征上看，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x與訓(xùn)練樣本集Xt中任一特征訓(xùn)練樣本xt的相關(guān)系數(shù)也能體現(xiàn)兩者之間的相似關(guān)系;將相關(guān)系數(shù)作為另一有效的判別參數(shù)，相關(guān)系數(shù)表達(dá)式如下：
其中，ρxm是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x和訓(xùn)練樣本集Xt中任一特征訓(xùn)練樣本xt的相關(guān)系數(shù)值，xi是第i個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)值，是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的樣本均值，為特征訓(xùn)練樣本xt的樣本均值，xt_i是樣本xt第i個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)值;
2)歐氏距離和相似度都可以來衡量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x與特征訓(xùn)練樣本xt的相似程度;為了提高工況判別的性能，定義了一個(gè)相似因子：
式中，XSxm為相似因子，相似因子XSxm值越小，樣本與特征訓(xùn)練樣本之間相似程度越高;
3)實(shí)時(shí)計(jì)算實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x與訓(xùn)練樣本集Xt中每一個(gè)特征訓(xùn)練樣本xt的相似因子XSxm，并將相似因子XSxm從小到大進(jìn)行排序;從相似因子XSxm中按照由小到大的順序取w個(gè)因子;并以w個(gè)因子對(duì)應(yīng)的工況編號(hào)，構(gòu)建一個(gè)w維向量N=[numi,numi+1,…,numw]，其中numi∈{1,2,…,t};針對(duì)火電廠水處理過程，w的經(jīng)驗(yàn)值為5;統(tǒng)計(jì)向量N中各工況編號(hào)出現(xiàn)的次數(shù)，取出次數(shù)最多的標(biāo)號(hào)判定為當(dāng)前工況。
說明書
一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，屬于發(fā)電機(jī)組工況分析判斷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
在火電廠的熱力系統(tǒng)中，良好的水汽品質(zhì)能有效防止熱力設(shè)備腐蝕、結(jié)垢和積鹽;提升熱力系統(tǒng)的可靠性。而良好的水汽品質(zhì)是通過水處理流程的正常運(yùn)行保證補(bǔ)給水水質(zhì)指標(biāo)來達(dá)到的。在水處理流程中，各類傳感器的工作狀態(tài)對(duì)水處理流程的運(yùn)行可靠性起著至關(guān)重要的作用;為此，需要對(duì)水處理流程的相關(guān)傳感器進(jìn)行故障診斷。目前已經(jīng)出現(xiàn)的一些故障監(jiān)測(cè)及故障源定位的算法。例如，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等智能算法的故障診斷方法，這些方法都是基于PCA(主成分分析法)進(jìn)行運(yùn)算，然而，基于PCA的故障診斷方法都需要在相對(duì)穩(wěn)定的工況下建立各工況模型，然后再利用這些模型用于實(shí)時(shí)故障診斷。另外，處于不同流程的工況也會(huì)影響PCA故障診斷的結(jié)果，導(dǎo)致誤判等情況的發(fā)生。因此，水處理流程的穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判斷是傳感器故障診斷的重要前續(xù)處理步驟，對(duì)故障診斷的性能起著重要作用。
火電廠典型的水處理流程包含原水、預(yù)處理、陽陰床一級(jí)除鹽、混床除鹽等環(huán)節(jié)。當(dāng)工況切換時(shí)，與工況相關(guān)的水處理流程傳感器數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生較大波動(dòng)，若將此類數(shù)據(jù)直接用于傳感器故障診斷算法，容易造成誤判斷。此外，工況切換所帶來數(shù)據(jù)的變化也導(dǎo)致一般的自適應(yīng)疊加建模手段難以獲得良好的結(jié)果。若運(yùn)用模式識(shí)別則能根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)區(qū)分當(dāng)前狀態(tài)所在的工況區(qū)間;這樣不但能夠過渡非穩(wěn)態(tài)過程，還能繼續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類數(shù)據(jù)，使整個(gè)監(jiān)測(cè)方法具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)適應(yīng)的特性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，該方法能準(zhǔn)確地進(jìn)行水處理流程的穩(wěn)態(tài)和工況切換判斷，具有過渡非穩(wěn)態(tài)過程，自動(dòng)、動(dòng)態(tài)適應(yīng)且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類傳感器數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案達(dá)到：
一種火力發(fā)電廠水處理流程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)及運(yùn)行工況判別方法，其特征在于包括以下步驟：
1)確定火力發(fā)電廠水處理系統(tǒng)中各傳感器穩(wěn)態(tài)閥值和工況切換閥值
通過采集水泵出水母管壓力、陽床進(jìn)水流量、陰床進(jìn)水流量、陽離子交換器入口壓力、陰離子交換器入口壓力、混合離子交換器入口壓力和離子濃度傳感器數(shù)據(jù)，確定各傳感器穩(wěn)態(tài)閥值和工況切換閥值;
2)判定水處理系統(tǒng)所處工況階段
2-1)檢測(cè)水處理系統(tǒng)中各傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，將所述檢測(cè)數(shù)據(jù)與根據(jù)步驟1)確定的穩(wěn)態(tài)閥值作比較，從而計(jì)算判斷水處理流程是穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)，若為穩(wěn)態(tài)即繼續(xù)檢測(cè)并保持工作狀態(tài)，若判定為非穩(wěn)態(tài)，執(zhí)行步驟2-2);
2-2)根據(jù)步驟2-1)檢測(cè)的各傳感器數(shù)據(jù)，通過與工況切換閥值作比較，判斷工況是否發(fā)生切換，若判定為發(fā)生切換，執(zhí)行步驟2-3);若判定為非發(fā)生切換，則繼續(xù)檢測(cè)各傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù);
2-3)通過實(shí)時(shí)采樣的數(shù)據(jù)計(jì)算歐氏距離和相似度，判定工況所處階段。
本發(fā)明的目的還可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
作為一種優(yōu)選方案，所述的傳感器穩(wěn)態(tài)閥值通過如下具體步驟確定：
1)采集相關(guān)傳感器的數(shù)據(jù)，定義傳感器穩(wěn)態(tài)因子表達(dá)式：
其中，為第i個(gè)傳感器k時(shí)刻的穩(wěn)態(tài)因子;為第i個(gè)傳感器在k至k+l區(qū)間(區(qū)間長(zhǎng)度為l)中的最大值;為第i個(gè)傳感器在k至k+l區(qū)間(區(qū)間長(zhǎng)度為l)中的最小值，δi是第i個(gè)傳感器歷史數(shù)據(jù)xi的標(biāo)準(zhǔn)差，m為傳感器個(gè)數(shù);
2)為了判斷流程狀態(tài)，定義流程狀態(tài)指數(shù)sk如下：
式中，sk為“1”表示k時(shí)刻流程處于穩(wěn)態(tài)，反之為非穩(wěn)態(tài)過程，m是傳感器個(gè)數(shù);
3)從歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中篩選多段典型的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)過程作為樣本，通過對(duì)樣本穩(wěn)態(tài)因子sf序列的分析即可獲得m個(gè)關(guān)鍵傳感器的穩(wěn)定閾值ki(i=1,2Λ,m)。
作為一種優(yōu)選方案，針對(duì)發(fā)電廠水處理流程，傳感器的穩(wěn)定閾值可以在0.005-0.015之間。
作為一種優(yōu)選方案，根據(jù)水處理流程從一個(gè)工況切換到另外一個(gè)工況時(shí)，流程參數(shù)會(huì)發(fā)生激烈變化;相應(yīng)地，穩(wěn)態(tài)因子sf值也必將發(fā)生劇烈變化，通過前述穩(wěn)態(tài)因子sf序列來判斷工況切換;定義工況切換標(biāo)志sk_ex，表達(dá)式為：
其中，是區(qū)分工況切換閾值，sk_ex為“1”表示k時(shí)刻處在原工況階段，sk_ex為“0”表示流程在切換工況，m是關(guān)鍵傳感器個(gè)數(shù);從運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)中篩選多個(gè)工況切換段作為樣本，通過對(duì)樣本sf序列的分析即可獲得各關(guān)鍵傳感器的切換閾值
作為一種優(yōu)選方案，針對(duì)發(fā)電廠水處理流程，工況切換閾值取值可以在0.02-0.03之間。
作為一種優(yōu)先方案，所述確定流程狀態(tài)指數(shù)sk的具體步驟如下：
1)由于發(fā)電廠水處理流程各傳感器輸出數(shù)據(jù)的量級(jí)相差較大，若直接進(jìn)行處理將淹沒低量級(jí)數(shù)據(jù)的有用信息，對(duì)獲取的歷史樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理：
其中，xim為第i個(gè)傳感器歷史數(shù)據(jù)歸一化后的數(shù)據(jù)，xi是第i個(gè)傳感器的歷史數(shù)據(jù)，max(xi)和min(xi)分別是xi最大值和最小值;
當(dāng)依次歸一化所有傳感器的歷史數(shù)據(jù)后，在每一個(gè)工況流程中可選出各個(gè)傳感器相對(duì)穩(wěn)定的流程區(qū)間作為算法的訓(xùn)練模型;為了提高訓(xùn)練模型的精簡(jiǎn)性和準(zhǔn)確性，以樣本歐氏距離為指標(biāo)遴選各工況的特征樣本集，樣本歐氏距離dpq按照以下方法獲得：
其中，dpq為樣本p和樣本q的歐氏距離，xip是第i個(gè)傳感器的p時(shí)刻(樣本)的數(shù)據(jù)值，xiq是是第i個(gè)傳感器q時(shí)刻(樣本)的數(shù)據(jù)值，m為傳感器的總數(shù);
針對(duì)所有穩(wěn)態(tài)工況樣本，計(jì)算出的任意一個(gè)樣本與其余樣本之間歐氏距離和di_sum如下式：
式中，dij為任意兩個(gè)樣本間的歐氏距離，di_sum為任意一個(gè)樣本與其余樣本之間歐氏距離之和，n為任一工況的樣本總數(shù);循環(huán)采用式(6)可獲得每個(gè)工況中每個(gè)樣本與其余樣本的歐式距離累加和，并將距離和最小的l個(gè)樣本作為訓(xùn)練樣本，l為工況特征訓(xùn)練集的維數(shù)。針對(duì)火電廠水處理流程，l在區(qū)間[100，200]取值;
設(shè)水處理流程劃分為t個(gè)工況，每個(gè)工況都獲得其對(duì)應(yīng)的特征訓(xùn)練集xi_l，由表達(dá)式(4)-(6)構(gòu)建整個(gè)流程的訓(xùn)練樣本集Xt：
Xt={xi_l,K,xt_l};(i=1,2,L,t) (7)
式中，Xt是所有工況中選出的訓(xùn)練樣本集合，xi_l(i=1,2,Λ,t)為任一工況i的特征訓(xùn)練樣本;
通過獲取實(shí)時(shí)相關(guān)傳感器在當(dāng)前時(shí)刻k的數(shù)據(jù)。通過式(1)和(2)計(jì)算k時(shí)刻的穩(wěn)態(tài)指數(shù)sk：
若sk為“1”時(shí)，表明當(dāng)前時(shí)刻處于穩(wěn)態(tài)過程;否則，sk為“0”時(shí)則表示此刻流程處于非穩(wěn)態(tài)過程。
作為一種優(yōu)先方案，通過確定工況切換標(biāo)志sk_ex對(duì)工況切換判別的具體步驟如下：
通過表達(dá)式(1)-(3)進(jìn)一步計(jì)算sk_ex，對(duì)工況切換進(jìn)行判別：
1)若sk狀態(tài)為“1”且sk_ex為“1”，或sk狀態(tài)為“0”且sk_ex為“1”，或sk狀態(tài)為“0”且sk_ex為“0”時(shí)，表明工況無切換，不需要進(jìn)行工況識(shí)別;
2)若sk狀態(tài)為“1”且sk_ex為“0”時(shí)，表明工況切換完畢，需要進(jìn)行工況識(shí)別。
作為一種優(yōu)選方案，所述通過實(shí)時(shí)采樣的數(shù)據(jù)計(jì)算歐氏距離和相似度，判定工況所處階段，具體步驟如下：
1)若工況分類數(shù)量已經(jīng)確定，例如分為t類，則需要判定實(shí)時(shí)樣本數(shù)據(jù)x屬于訓(xùn)練樣本Xt中屬于哪一類，計(jì)算實(shí)時(shí)樣本數(shù)據(jù)x與訓(xùn)練樣本集Xt的歐氏距離：
其中，dxm是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x與訓(xùn)練樣本集Xt中任一特征訓(xùn)練樣本xt(任意選取)間的歐氏距離，xi為第i個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)值，xt_i是特征訓(xùn)練樣本xt的第i個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)值;
從數(shù)據(jù)特征上看，實(shí)時(shí)樣本x與訓(xùn)練集Xt中任一特征樣本xt(任意選取)的相關(guān)系數(shù)也能體現(xiàn)兩者之間的相似關(guān)系;將相關(guān)系數(shù)作為另一有效的判別參數(shù)，相關(guān)系數(shù)計(jì)算如下：
其中，ρxm是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x和訓(xùn)練樣本集Xt中任一特征訓(xùn)練樣本xt(任意選取)的相關(guān)系數(shù)值，xi是第i個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)值，是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的樣本均值，為特征訓(xùn)練樣本xt(任意選取)的樣本均值，xt_i是樣本xt第i個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)值;
2)歐氏距離和相似度都可以來衡量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x與訓(xùn)練樣本xt的相似程度;為了提高工況判別的性能，定義了一個(gè)相似因子：
式中，XSxm為相似因子，dxm是實(shí)時(shí)樣本x與任一特征樣本xt(任意選取)的歐氏距離，ρxm是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)樣本x與特征訓(xùn)練樣本xt(任意選取)的相關(guān)系數(shù);相似因子XSxm值越小，樣本與特征訓(xùn)練樣本之間相似程度越高;
3)實(shí)時(shí)計(jì)算實(shí)時(shí)樣本x與訓(xùn)練樣本集Xt中每一個(gè)特征樣本xt的相似因子序列XSxm，并將相似因子序列XSxm從小到大進(jìn)行排序;從相似因子序列XSxm中按照由小到大的順序取個(gè)w因子;并以w個(gè)因子對(duì)應(yīng)的工況編號(hào)構(gòu)建一個(gè)w維向量N=[numi,numi+1,L,numw]，其中numi∈{1,2L,t};針對(duì)火電廠水處理過程，w的經(jīng)驗(yàn)值為5;統(tǒng)計(jì)向量N中各工況編號(hào)出現(xiàn)的次數(shù)，取出次數(shù)最多的標(biāo)號(hào)判定為當(dāng)前工況。
本發(fā)明具有如下突出的有益效果：
1、本發(fā)明在工作復(fù)雜且運(yùn)行工況多變的水處理流程中，能對(duì)連續(xù)性工作的工業(yè)流程進(jìn)行穩(wěn)態(tài)判斷，并且能自動(dòng)對(duì)工況切換和當(dāng)前工況換屬于何種模式進(jìn)行判斷。僅采集相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算，實(shí)施成本低，可以用軟件實(shí)現(xiàn)，適用于在線實(shí)時(shí)檢測(cè)、判別。
2、本發(fā)明通過采集歷史相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)為樣本，以實(shí)時(shí)檢測(cè)所得數(shù)據(jù)為變量與樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算比較，來判定流程所穩(wěn)態(tài)和工況。所需獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)較少，計(jì)算量少，能快速且準(zhǔn)確地對(duì)流程進(jìn)行判別，可靠性高。
