CN110083131A

CN110083131A - 基于变化幅度的工艺参数在线预警方法及可读存储介质

Info

Publication number: CN110083131A
Application number: CN201910236442.9A
Authority: CN
Inventors: 蒋白桦; 李德芳; 顾文渊; 刘暄
Original assignee: PETRIFACTION CENTURY INFORMATION TECHNOLOGY Corp
Current assignee: PETRIFACTION CENTURY INFORMATION TECHNOLOGY Corp
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-08-02

Abstract

本发明公开了一种基于变化幅度的工艺参数在线预警方法及计算机可读存储介质，用于解决生产过程中不能及时地发现生产参数剧变的技术问题。该方法包括，从生产系统实时数据库中获取工艺参数的实时数据和历史数据；计算工艺参数的实时数据相对于所述历史数据的平均值的变化幅度；基于该工艺参数预设的预警配置和所述变化幅度生成该工艺参数的预警信息；按照预设的预警分级推送机制推送所述预警信息。本发明以实时数据为基础，能够对各种工艺参数进行在线连续分析和诊断，发现隐患，预知风险，采用分级预警及推送机制，细化了预警信息及预警方式，对生产调度管理提供了更有力的支持。

Description

基于变化幅度的工艺参数在线预警方法及可读存储介质

技术领域

本发明属于工业生产监控技术领域，尤其涉及一种基于变化幅度的工艺参数在线预警方法及计算机可读存储介质。

背景技术

工艺参数是反映企业的生产状态的重要指标。在原油开采、炼油、化工等工业企业中，昼夜连续生产是其典型的生产运营特征。在这些企业中的生产过程中，多采用管道和容器等设备对物料进行加工和存储，物料在这些设备的流动过程中完成物理和化学加工过程。其中，生产企业需要对生产过程中的工艺参数进行监控，尤其是需要根据工艺参数的变化趋势对生产设备进行预先调整，以免生产设备发生停产事故或安全事故。

在实际的生产中，存在这样一种常见的数据突变现象，由于生产设备的传感器故障或者传输通道故障，而发生工艺参数的数据突变。若数据突变的幅度过大，则会导致操作人员无法观察到实际发生的变化，由此可能造成生产效率降低或者导致生产事故。

例如，当硫磺回收装置发生故障而紧急停工时，禁止发生酸性气放火炬事件。但是，当酸性气出装后路憋压时，酸性气系统的压力会迅速升高。如果不能够及时地发现、预警和处理该迅速升高的压力，可能会导致硫磺回收装置的安全阀起跳，从而引发酸性气放火炬的事件。

再如，正常生产的催化装置的反应器的进料量是时刻都在小幅度地变化的，进料量会严重地影响反应温度和反应压力。一旦反应器的进料流量计发生故障，出现了进料量的数据突变的情况时，由于系统不能够及时地得到正确的反应器参数，反应器的温度和压力就有可能发生较大幅度的变化。而作为反应器的后续装置，再生器的温度和压力也会随之波动，这会使得工艺操作难度剧增，进而影响产品质量，甚至造成安全事故。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于变化幅度的工艺参数在线预警方法，用于对生产调度调整提供辅助支持，以避免发生停产事故或安全事故。

根据本发明的实施例，一种基于变化幅度的工艺参数在线预警方法，包括如下步骤：

从生产系统实时数据库中获取工艺参数的实时数据和历史数据；

计算工艺参数的实时数据相对于所述历史数据的平均值的变化幅度；

基于该工艺参数预设的预警配置和所述变化幅度生成该工艺参数的预警信息；

按照预设的预警分级推送机制推送所述预警信息。

优选的，所述预警配置包括预警阈值区间，所述预警信息包括预警的事件等级；其中，生成和推送所述预警信息具体为：

将所述变化幅度与所述预警阈值区间的各端点值进行比较，判断所述变化幅度所处的预警阈值区间，以确定所述预警的事件等级；

根据所述预警的事件等级，按照预设的预警分级推送机制推送所述预警信息。

优选的，确定所述预警的事件等级具体为：

当所述变化幅度大于等于第一端点值小于第二端点值时，所述变化幅度落入高报阈值区间，所述预警的事件等级为高报警事件；

当所述变化幅度大于等于第二端点值时，所述变化幅度落入超高报阈值区间，所述预警的事件等级为超高报警事件，

其中，所述第二端点值大于所述第一端点值。

优选的，所述第一端点值为0.2，所述第二端点值为0.5。

优选的，根据所述预警的事件等级，按照预设的预警分级推送机制推送所述预警信息具体为：

当所述预警的事件等级为超高报警事件时，将所述预警信息向公司级推送；

当所述预警的事件等级为高报警事件时，将所述预警信息向责任部门和/或厂级推送。

优选的，利用不同的颜色标识不同的事件等级。

优选的，从生产系统实时数据库中获取工艺参数的实时数据和历史数据，具体包括以下步骤：

步骤1，根据所述工艺参数的位号参数从所述实时数据库获取当前时刻的数据和前一时刻的数据；

步骤2，判断所述当前时刻的数据与前一时刻的数据是否相等；

若不等，则从所述实时数据库中选取在当前时刻的数据之前指定个数的数据作为所述历史数据，将当前时刻的数据作为所述实时数据；

若相等，则于下一时刻重复执行步骤1至2。

优选的，所述指定个数大于等于1200。

优选的，基于以下表达式计算工艺参数的实时数据相对于所述历史数据的平均值的变化幅度：

其中，P表示所述实时数据，V表示所述历史数据的平均值。

此外，本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有程序，所述程序在被处理器执行时实现如上述任一方案所述的工艺参数在线预警方法。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

1)本发明基于变化幅度的工艺参数预警是建立在实时数据基础之上的在线计算和分析系统，能够对各种工艺参数进行连续分析和诊断，发现隐患，提早预知风险，以便及时给出科学的指导意见；

2)本发明采用分级预警及推送的机制，细化了预警信息及预警方式，对生产调度管理提供了更加有力的支持；

3)本发明通过首先判断实时数据与历史数据的平均值是否相等，再依据判断结果决定是否进行变化幅度预警，在数据不变时不进行变化幅度过大的预警，从而能够达到减少计算量的有益效果。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本发明实施例的附图与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，但并不构成对本发明技术方案的限制。

图1是根据本发明实施例的工艺参数在线预警方法的流程示意图；

图2是根据本发明一实施例的预警方法在连续监测时的流程示意图；

图3是根据本发明一实施例的一种典型的数据突变的示意图；

图4是根据本发明一实施例的工艺参数预警系统的预警信息显示界面；

图5是根据本发明一实施例的工艺参数预警系统的预警信息配置界面；

图6是包含有本发明的一工艺参数预警系统实施例的调度管理系统的处置方案推送界面。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本发明实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

图1是本发明的基于变化幅度的工艺参数在线预警方法的流程图。

生产系统实时数据库中保存了传感器所采集的工艺参数的数据，并按照一定的规则存储这些数据。例如，以传感器的位号为主键进行存储。当需要对某个传感器的数据进行分析时，可以通过访问生产系统实时数据库中该传感器的位号的方式，来得到对应的传感器所采集的工艺参数的数据，从而得到当前时刻的数据样本，进而在该数据样本的基础上，分析生产系统的运行状况。

在本实施例中，由于生产系统实时数据库存在上述存储特征，因此首先需要获取待分析的工艺参数所对应的传感器的位号，然后依据该位号从生产系统实时数据库中读取该位号所对应的工艺参数的数据。由于变化幅度是针对已经过去一段时间内的数据进行分析，因此除了获取该位号的工艺参数的当前时刻的实时数据之外，还要获取在当前时刻之前的指定个数的历史数据。将通过上述方法获取的实时数据和历史数据按时间顺序排列，即组成了当前时刻待分析的数据样本。

具体地，在生产系统实时数据库中获取工艺参数的实时数据和历史数据，包括如下步骤：

步骤1，根据工艺参数的位号参数从实时数据库中获取当前时刻的数据和前一时刻的数据；

步骤2，判断当前时刻的数据与前一时刻的数据是否相等；

若不等，则从实时数据库中选取在当前时刻的数据之前指定个数的数据作为历史数据，将当前时刻的数据作为实时数据；

若相等，则在下一时刻重复执行步骤1和2。

通过上述获取实时数据和历史数据的方法，生产系统能够在获取到的传感器的数据开始变化的时候才开始进行分析计算，由此能够有效地减少工艺参数预警方法的计算量，从而能够减少对计算资源的需求，使得本发明的预警方法能够获得更加广泛的应用。

为了能够分析工艺参数的变化幅度，历史数据的指定个数不应太少。可选的，历史数据的指定个数应该大于等于1200个。另一方面，为了保证分析的及时性和稳定性，获取实时数据的采样频率不宜太低或者太高。可选的，每15秒采样一次，即每15秒分析一次变化幅度。每次将实时数据和指定个数的历史数据提取出来，作为数据样本，以进行后续变化幅度分析。

特别地，如图2所示，如果不是首次获取数据样本，那么只需要丢掉现有的数据样本中历史最久的数据，并采集当前时刻的实时数据，即可组成一个新的数据样本。

特别地，为了减少计算量，如果当前时刻所采集的实时数据与历史数据的平均值相等，则判定在两次采样时刻的时间段内，该传感器的采样数据没有变化，因此不对其进行变化幅度的计算，而是等待下一次采样时刻。通过该技术手段，能够进一步减少本发明的工艺参数预警方法的计算量，从而使本发明的方法能够适应更加广泛的计算环境。

在得到数据样本之后，对该数据样本进行计算，以获得工艺参数的实时数据相对于历史数据的平均值的变化幅度。

该变化幅度的计算分为两步，首先要计算出历史数据的平均值，然后基于实时数据和历史数据的平均值计算该变化幅度。

历史数据的平均值可以通过下式计算得到，

其中，V表示历史数据的平均值，n表示数据样本中的数据的个数，P_i表示各个监测数据值，i可以取1～1200。

在得到了历史数据的平均值的基础上，通过下式计算实时数据相对于历史数据的平均值的变化幅度。

其中，M表示实时数据相对于历史数据的变化幅度，P表示实时数据，V表示历史数据的平均值。

将实时数据与历史数据的平均值的差值的绝对值与历史数据的平均值相除，就能够得到实时数据相对于历史数据的变化幅度。当P-V的结果为正数时，表示此刻的实时数据相对于历史数据的平均值变大；当P-V的结果为负数时，表示此刻的实时数据相对于历史数据的平均值变小。

图3示出了一种典型的传感器数据的变化幅度预警模型，横轴表示时间，纵轴表示数据值。

在“标识1”所标识的竖线左侧，数据值在不断地小幅度变动；在“标识1”和“标识2”之间，数据值发生了突变。在“标识1”左侧的时刻时，由于实时数据与历史数据的平均值相差不大，即变化幅度M比较小，因此，生产系统处于正常状态，不需要进行变化幅度过大的预警；在“标识1”和“标识2”之间的某一时刻时，尤其是刚过“标识1”的时刻时，由于实时数据与历史数据的平均值相差巨大，即变化幅度M比较大，因此，生产系统可能处于异常状态，此时，需要根据变换幅度M的大小进行预警。

将数据样本中的数据代入上述两个计算式中，即可生成实时数据相对于历史数据的平均值的变化幅度M，例如生成的变化幅度M为0.3或者0.6。

将变化幅度M与预设的预警阈值区间的各端点值进行比较，判断变化幅度M所处的预警阈值区间，以确定预警的事件等级。

预警阈值区间的各端点值可以根据生产系统的实际生产情况进行设置，例如，预警阈值区间的第一端点值为0.2，第二端点值为0.5。

若此时的变化幅度M为0.3，由于0.2＜0.3＜0.5，因此变化幅度M落入高报阈值区间，预警的事件等级为高报警事件，此时可以用橙色颜色标识，按照预设的预警分级推送机制推送，并将预警信息向责任部门和/或厂级推送；

若此时的变化幅度M为0.6，由于0.2＜0.5＜0.6，因此变化幅度M落入超高报阈值区间，预警的事件等级为超高报警事件；此时，可以用红色颜色标识，说明其紧急程度更高，按照预设的预警分级推送机制推送，需向更广的范围推送，如向公司级推送。

此外，本申请的实施例还提供了一种基于变化幅度的工艺参数预警系统。图4所示界面为该系统的预警信息显示界面，图5所示界面为该系统的预警信息配置界面。在一个具体的实施例中，上述预警系统可以为一种调度管理系统的子系统。如图6所示，在该调度管理系统中，在推送一预警信息时，同时为调度人员提供针对该预警信息的处置方案，调度人员点击“处置”即推出匹配方案，操作人员对于系统自动推送的方案可选择“采用”“不采用+新建”“采用+修改”中的某一项，生成实际处置方案，然后进入指令流程。预警事件处理结束后，根据本次预警事件的处理记录决定是需要否沉淀新方案，若需要，则在预警事件处置方案配置表中新增或者更新该预警事件新的方案模板。

以上内容仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于变化幅度的工艺参数在线预警方法，包括如下步骤：

按照预设的预警分级推送机制推送所述预警信息。

2.根据权利要求1所述的工艺参数在线预警方法，其特征在于，所述预警配置包括预警阈值区间，所述预警信息包括预警的事件等级；其中，生成和推送所述预警信息具体为：

3.根据权利要求2所述的工艺参数在线预警方法，其特征在于，确定所述预警的事件等级具体为：

其中，所述第二端点值大于所述第一端点值。

4.根据权利要求3所述的工艺参数在线预警方法，其特征在于，所述第一端点值为0.2，所述第二端点值为0.5。

5.根据权利要求3所述的工艺参数在线预警方法，其特征在于，根据所述预警的事件等级，按照预设的预警分级推送机制推送所述预警信息具体为：

6.根据权利要求5所述的工艺参数在线预警方法，其特征在于，

利用不同的颜色标识不同的事件等级。

7.根据权利要求1所述的工艺参数在线预警方法，其特征在于，从生产系统实时数据库中获取工艺参数的实时数据和历史数据，具体包括以下步骤：

若相等，则于下一时刻重复执行步骤1至2。

8.根据权利要求7所述的工艺参数在线预警方法，其特征在于，所述指定个数大于等于1200。

9.根据权利要求1所述的工艺参数在线预警方法，其特征在于，基于以下表达式计算工艺参数的实时数据相对于所述历史数据的平均值的变化幅度：

其中，P表示所述实时数据，V表示所述历史数据的平均值。

10.一种基于变化幅度的工艺参数预警系统，包括计算机可读存储介质，其中存储有程序，所述程序在被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的工艺参数在线预警方法。