CN108803545A - 多参数联合分析报警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种多参数联合分析报警方法，包括：数据采集：根据预设的对象采集点表对不同对象的不同采集点进行实时数据采集；数据处理：对通过数据采集的步骤得到的数据，根据对象类型对数据进行分类，并且将分类后的数据根据预设条件数值进行校验，对异常数据及缺失数据进行修正处理；计算分析：根据数据处理的步骤得到的数据、数据库中存储的历史数据及特征数据、规则配置表、以及相应的对象的计算模型，来对数据进行分析；以及报警输出：根据计算分析的步骤得到的分析结果，生成对应的报警事件。
Description
技术领域
本公开涉及一种多参数联合分析报警方法及系统。
背景技术
现有工业物联网，大量传感器产生大量的数据。在例如油田等物联网建设中采集监控子系统以SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集监控)系统为主，通常将采集的数据存放在实时数据库中。
目前市面上SCADA系统报警，主要根据预设报警值，针对SCADA系统模拟变量的当前值(单个参数)设置一定浮动范围，超出浮动范围即显示报警。但是在实际生产过程中，形成报警并不应基于单个参数简单阈值分析，而是会受多个参数影响。如，同时满足多个条件，才触发报警，或者某种报警需要在不同时间、空间情况下，有一定前置条件下，才能触发。目前传统的SCADA系统无法满足多对象，多参数情况下复杂报警实时分析。
传统的多参数数据处理流程，通常是先收集数据，然后将数据存储到数据库。如上述的SCADA采集的数据先存储到实时数据库系统，后续根据需要，在从实时数据库中查询获取待分析的数据。这种数据分析，是一种高延时且主动发起的数据分析。这种数据处理方法，即传统的批量数据处理方式，对于性能和时效性都比较差，不能及时反映报警问题。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少之一，本公开提供了一种多参数联合分析报警方法及系统。
根据本公开的一个方面，一种多参数联合分析报警方法，包括：
数据采集：根据预设的对象采集点表对不同对象的不同采集点进行实时数据采集；
数据处理：对通过所述数据采集的步骤得到的数据，根据对象类型对数据进行分类，并且将分类后的数据根据预设条件数值进行校验，对异常数据及缺失数据进行修正处理；
计算分析：根据所述数据处理的步骤得到的数据、数据库中存储的历史数据及特征数据、规则配置表、以及相应的对象的计算模型，来对数据进行分析；以及
报警输出：根据所述计算分析的步骤得到的分析结果，生成对应的报警事件。
根据本公开的至少一个实施方式，所述方法在所述数据采集之前还包括：
通讯连接：接收到连接数据采集监控系统的指令，判断所述指令是否处于数据采集监控系统的对象管理表中，如果是，则获取数据采集监控系统的连接信息；以及
采集点参数创建：接收到采集点参数创建指令后，判断所述采集点参数创建指令对应的对象采集点表是否存在包含待创建的采集点的相关信息，如果是，则创建采集点参数。
根据本公开的至少一个实施方式，在所述规则配置表的配置中，根据多参数分析规则表来设定各个规则与一个或多个参数的关系，并且将各个规则分别应用至各个对象，从而形成分析对象表，根据所述分析对象表对数据进行分析。
根据本公开的至少一个实施方式，通过单个对象对应于单个参数、单个对象对应于多个参数、多个对象对应于多个参数的方式来设置所述规则配置表，从而实现联合分析。
根据本公开的至少一个实施方式，根据对象类型对数据进行分类，并且将分类后的数据根据缺失值、异常值、极值及数据质量来进行校验。
根据本公开的至少一个实施方式，在所述计算分析的步骤中，对所述数据进行实时数据分析、日志记录分析及历史统计分析，然后结合预设的报警预警规则来触发报警。
根据本公开的至少一个实施方式，所述对象为锅炉，通过测量水温、液位、天然气流量、水流量、分离器液位、和/或液位调节阀跨度，根据不同的规则配置表及对象计算模型，来对测量的数据进行分析。
根据本公开的另一方面，一种多参数联合分析报警系统，包括：
数据采集模块，根据预设的对象采集点表对不同对象的不同采集点进行实时数据采集；
数据处理模块，对通过数据采集模块得到的数据，根据对象类型对数据进行分类，并且将分类后的数据根据预设条件数值进行校验，对异常数据及缺失数据进行修正处理；
计算分析模块，根据所述数据处理模块得到的数据、数据库中存储的历史数据及特征数据、规则配置表、以及相应的对象的计算模型，来对数据进行分析；以及
报警输出模块，根据所述计算分析模块得到的分析结果，生成对应的报警事件。
根据本公开的至少一个实施方式，该系统还包括：
通讯连接模块，接收到连接数据采集监控系统的指令，判断所述指令是否处于数据采集监控系统的对象管理表中，如果是，则获取数据采集监控系统的连接信息；以及
采集点参数创建模块，接收到采集点参数创建指令后，判断所述采集点参数创建指令对应的对象采集点表是否存在包含待创建的采集点的相关信息，如果是，则创建采集点参数。
根据本公开的至少一个实施方式，在所述计算分析模块中，进行规则配置表的配置，其中根据多参数分析规则表来设定各个规则与一个或多个参数的关系，并且将各个规则分别应用至各个对象，从而形成分析对象表，根据所述分析对象表对数据进行分析。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1示出了根据本公开的一个实施方式的方法的流程图。
图2示出了根据本公开一个实施方式的数据采集的示意图。
图3示出了根据本公开一个实施方式的数据处理的示意图。
图4示出了根据本公开一个实施方式的数据分析的示意图。
图5示出了根据本公开一个实施方式的报警输出的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
本公开提供了一种多参数联合分析报警方法，其例如可以适用于油田物联网建设等领域的采集监控系统中。
图1示出了本公开的方法的整体步骤示意图。如图1所示，本公开的方法包括：步骤S1，通讯连接；步骤S2，参数创建；步骤S3，数据采集；步骤S4，数据处理；步骤S5，计算分析；及步骤S6，报警输出。需要注意的是，在图1中所列的步骤并不完全是必须的，例如根据实际情况，可以省略步骤S1、S2等。
步骤S1为与SCADA采集数据网络通讯连接。在该步骤中，服务器端接收到连接SCADA系统的指令后，判断连接SCADA系统的指令是否在当前SCADA系统的对象管理表中。如果在当前SCADA系统的对象管理表中，则通过获取远程的SCADA系统的节点名称、IP地址及端口号，来创建连接。如果不在当前SCADA系统的对象管理表中，可提醒用户手动输入相关SCADA系统的节点名称、IP地址和端口号，同时获取SCADA系统的IP地址和端口号。这样根据请求建立网络双向通道，实现数据的交换。
步骤S2为采集点参数创建步骤。在该步骤中，服务器端接收创建采集点参数的创建指令后，判断采集点参数创建指令对应的对象采集点表是否存在包含待创建的采集点的相关信息。如果存在则判断待创建的采集点的相关信息是否正确。如果正确，则服务器端创建采集点参数；如不正确，则提醒创建无效。
步骤S3为数据采集步骤。在该步骤中，根据上述的配置的对象采集点表，根据不同对象不同采集点的采集周期，并发性采集各采集点的实时数据。其中，对于预设的配置点表的设置方法将在下面详细描述。
步骤S4为对采集点采集的数据进行数据处理的步骤。在该步骤中，根据采集到的数据，以及根据采集监控对象分类模型，按采集监控对象的不同类型，可以例如根据缺失值、异常值、极值等预设条件数值、以及数据质量进行校验，对异常数据和缺失数据等进行修正预处理。其中对于异常数据和缺失数据的修正预处理可以根据历史数据及专家经验来进行。
步骤S5为对步骤S4处理的数据进行计算分析的步骤。在该步骤中，根据采集处理后的实时数据、以及从数据库获取的历史数据、特征数据，根据配置的采集监控对象多参数规则表。结合采集监控对象分析计算模型，对实时数据进行实时分析、日志记录分析、历史统计分析。其中，该采集监控对象分析计算模型可以根据现有技术及实际情况来进行设定。最后结合报警预警规则引擎触发报警。
步骤S6为报警输出的步骤。在该步骤中，根据提供的订阅/通知机制，提供不同报警组管理、根据不同报警类型、基于不同用户或系统订阅报警信息，生成对应报警事件。同时对应报警处理，提供报警确认过程。
下面将结合图2来对步骤S3进行详细地描述。如图2所示，对检测一个或多个对象的传感器1、2、3、……n进行数据采集，其中设定传感器1至n分别对应的参数为a、b、c、……x。在数据采集装置中，相应地周期采集各个参数，每个参数的采集周期可以相同也可以设定为不同。其中，参数的采集可以根据设定的对象采集点表来确定采集哪些参数的相关信息等。将采集到的数据进行后续的数据处理及数据存储等。并将数据处理后的数据进行计算分析。具体而言，在图2示出的对象采集点表中配置了待采集的监测点。在同SCADA系统建立网络连接之后，数据采集模块会根据对象采集点表，可以对每个采集点生成一个进程，根据配置的对象采集点表来通过SCADA系统获取实时监测数据，服务器端则根据从对应的监测点采集到的数据，根据不同的进程编号进行存储，也就是根据不用的对象名及监测点名进行存储。数据采集后，如图2所示，将实时数据分别在数据库中进行数据存储以及在数据处理模块中进行数据处理，处理后的数据分别存储到数据库中以及用于后续的计算分析过程。
图3示出了根据本公开至少一个实施方式的对采集点采集的数据进行数据处理的示意图。在图3中，收到采集到的数据后，对其进行数据处理，其中数据处理可以包括：分类数据、校验数据、修正数据及应用数据等。在分类数据中，根据不同的对象分类模型，按照不同对象类型来对接收的数据进行分类。在校验数据中，例如可以根据根据缺失值、异常值、极值、以及数据质量进行校验，将校验后的结果提供给数据修正过程。在修正数据中，对异常数据和缺失数据等进行修正预处理。并且将处理后的数据来进行应用。
图4示出了根据本公开至少一个实施方式的计算分析的示意图。如图4所示，处理后的数据提供给计算分析步骤来进行分析。该计算分析过程是基于多参数分析规则表及分析对象表的规则配置表来进行的。
预先设置多参数分析规则表。通过对如图2所示采集到的各个参数来制定分析规则。在规则的制定中，首先设定每个规则，然后根据各个规则所需的参数来设定每个规则与那些参数有关。每个参数可以与两个或两个以上的规则有关。动态配置单对象单参数、单对象多参数、多对象多参数联合分析方法。规则的具体设定可以根据现有技术或实际情况来设定。例如，在图4中，规则1设定为与参数a、b及c有关，而规则2则设定为与参数a、c及d有关，……。制定了多参数分析规则之后，将各个队则应用至相应的对象。如图4的分析对象表部分所示出的，例如可以将分析规则1应用至对象1，分析规则2应用至对象2……。通过预先设置的多参数分析规则表及分析对象表来进行计算分析。将实时采集的数据，通过历史数据及特征数据等，并且根据建立的存储在数据库中的数据模型来进行实时数据的分析、日志记录的分析及历史统计的分析等等。最后可以根据分析结果以及报警预定规则，通过报警预警引擎来触发报警。
在图5中示出了报警模块的示意图。在图5所示的报警模块中，接收报警预警引擎触发的报警信息，根据提供的订阅/通知机制中不同报警类型、不同报警事件、不同报警组管理，来基于不同用户或系统订阅报警信息，生成对应报警事件。同时对应报警处理，提供用户报警确认过程。
本公开还提供了一种报警系统，包括：通讯连接模块、参数创建模块、数据采集模块、数据处理模块、计算分析模块、及报警输出模块。需要注意的是，所列模块并不完全是必须的，例如根据实际情况，可以省略通讯连接模块和/或参数创建模块等。
上述模块可以实现上述方法中的相应功能，来实现多参数联合分析实时报警的功能。
下面结合具体实施例对本公开进一步地说明。
在第一实施例中，以过热锅炉单耗过高报警为例。
进行通讯连接、采集点参数创建后，同时监控采集锅炉水温、液位、天然气流量、水流量，根据采集的数据，通过多参数分析规则表及分析对象表的规则配置表，结合不同规则，建立对应锅炉分析模型。其中分析模型中，可以依据以下方式来实现。
按照时间维度：连续两小时内，最近10分钟等不同情况；
按液位维度：液位在650mm以上，850mm以上等；
按温度维度：温度值大于80度，大于100度等；
按流量维度：流量大于25立方米/秒，流量大于30立方米/秒等；
同时根据历史该锅炉报警信息，集合历史数据统计分析。对锅炉多参数，进行显著性分析、通过模型参数解释、分析。最后应用报警预警流程。
在第二实施例中，以锅炉液位调节阀堵塞报警为例进行简略说明。
同时监控，分离器液位和液位调节阀开度。根据液位<650度，液位调节阀开度>80。取最近2小时最大开度如果与前1日开度相比增加20％。说明锅炉液位调节阀堵塞。其中各个步骤的具体内容可以参见上述的方法中的相关描述，并且根据锅炉液位调节阀的实际情况来进行设计及调节。
在上述实施例中，通过锅炉当前液位，当前水温，天然气流量、水流量，分离器液位、调节阀开度、天然气压力、给水压力等。基于数据流、动态配置单对象单参数、单对象多参数、多对象多参数联合分析方法。通过应用不同的经验规则模型分析计算，达到提供锅炉安全运行效能、实时报警为实现经济运行提供依据。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (10)
1.一种多参数联合分析报警方法，其特征在于，包括：
数据采集：根据预设的对象采集点表对不同对象的不同采集点进行实时数据采集；
数据处理：对通过所述数据采集的步骤得到的数据，根据对象类型对数据进行分类，并且将分类后的数据根据预设条件数值进行校验，对异常数据及缺失数据进行修正处理；
计算分析：根据所述数据处理的步骤得到的数据、数据库中存储的历史数据及特征数据、规则配置表、以及相应的对象的计算模型，来对数据进行分析；以及
报警输出：根据所述计算分析的步骤得到的分析结果，生成对应的报警事件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在所述数据采集之前还包括：
通讯连接：接收到连接数据采集监控系统的指令，判断所述指令是否处于数据采集监控系统的对象管理表中，如果是，则获取数据采集监控系统的连接信息；以及
采集点参数创建：接收到采集点参数创建指令后，判断所述采集点参数创建指令对应的对象采集点表是否存在包含待创建的采集点的相关信息，如果是，则创建采集点参数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述规则配置表的配置中，根据多参数分析规则表来设定各个规则与一个或多个参数的关系，并且将各个规则分别应用至各个对象，从而形成分析对象表，根据所述分析对象表对数据进行分析。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过单个对象对应于单个参数、单个对象对应于多个参数、多个对象对应于多个参数的方式来设置所述规则配置表，从而实现联合分析。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据对象类型对数据进行分类，并且将分类后的数据根据缺失值、异常值、极值及数据质量来进行校验。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述计算分析的步骤中，对所述数据进行实时数据分析、日志记录分析及历史统计分析，然后结合预设的报警预警规则来触发报警。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对象为锅炉，通过测量水温、液位、天然气流量、水流量、分离器液位、和/或液位调节阀跨度，根据不同的规则配置表及对象计算模型，来对测量的数据进行分析。
8.一种多参数联合分析报警系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，根据预设的对象采集点表对不同对象的不同采集点进行实时数据采集；
数据处理模块，对通过数据采集模块得到的数据，根据对象类型对数据进行分类，并且将分类后的数据根据预设条件数值进行校验，对异常数据及缺失数据进行修正处理；
计算分析模块，根据所述数据处理模块得到的数据、数据库中存储的历史数据及特征数据、规则配置表、以及相应的对象的计算模型，来对数据进行分析；以及
报警输出模块，根据所述计算分析模块得到的分析结果，生成对应的报警事件。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：
通讯连接模块，接收到连接数据采集监控系统的指令，判断所述指令是否处于数据采集监控系统的对象管理表中，如果是，则获取数据采集监控系统的连接信息；以及
采集点参数创建模块，接收到采集点参数创建指令后，判断所述采集点参数创建指令对应的对象采集点表是否存在包含待创建的采集点的相关信息，如果是，则创建采集点参数。
10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，在所述计算分析模块中，进行规则配置表的配置，其中根据多参数分析规则表来设定各个规则与一个或多个参数的关系，并且将各个规则分别应用至各个对象，从而形成分析对象表，根据所述分析对象表对数据进行分析。
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