CN117490765A - 一种用于联锁仪表的进水监控系统 - Google Patents

Abstract

一种用于联锁仪表的进水监控系统，涉及进水监控技术领域，包括主控中心，所述主控中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块、温度分析模块、积水分析模块、变量监测模块、信息反馈模块；所述数据采集模块用于对各项数据进行采集；所述数据处理模块用于获得各项数据的可用数据；所述温度分析模块用于对温度变化情况进行判断；所述积水分析模块用于获得积水变化率，判断是否存在一类故障，还用于对积水变化情况进行判断；所述变量监测模块用于获得流量变化率和流速变化率，判断是否存在一类故障，还用于是否存在二类故障；所述信息反馈模块用于对各项信息进行反馈；能够根据温度的变化情况及时对联锁仪表的其他数据是否正常做出有效的判断。

Description

一种用于联锁仪表的进水监控系统

技术领域

本发明涉及进水监控技术领域，具体是一种用于联锁仪表的进水监控系统。

背景技术

联锁仪表是炼化装置为了确保产品的质量、现场设备的安全以及人员人身安全而设置的一种自动装置，联锁仪表通常由输入部分、逻辑部分和输出部分组成，联锁输入、输出部分的仪表设备，大部分都安装在露天环境下，雨雪天及环境中的水汽会进入现场联锁仪表接线端子里，造成联锁信号短路或断路，从而误触发联锁，轻则引起装置的停机、停炉、停工，造成几十上百万的经济损失，重则引发装置着火、爆炸，造成人身伤亡，经济损失上千万的重大安全生产事故；

在现有技术中，对于联锁仪表进行故障监测往往缺乏一个准确的触发标准，导致数据处理量过大且判断不及时，且现有技术中，忽略了联锁仪表自身受损的情况，虽然故障监测上均显示正常，但是积水量却不断增高，造成无法预测的损失，针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于联锁仪表的进水监控系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于联锁仪表的进水监控系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于联锁仪表的进水监控系统，包括主控中心，所述主控中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块、温度分析模块、积水分析模块、变量监测模块、信息反馈模块；

所述数据采集模块用于对联锁仪表的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据分别进行采集并存储；

所述数据处理模块用于对联锁仪表的各项数据分别进行离群点处理、缺失值处理、规范化处理以获得相应的可用数据；

所述温度分析模块用于根据温度可用数据对联锁仪表的温度变化情况进行判断，并生成温度异常信号；

所述积水分析模块用于获得联锁仪表的积水变化率，根据所获得的积水变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息；还用于根据积水可用数据对联锁仪表的积水变化情况进行判断，并生成积水异常信号；

所述变量监测模块用于获得联锁仪表的流量变化率和流速变化率，根据所获得的流量变化率和流速变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息；还用于获得联锁仪表的实际积水变化图和理论积水变化图，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，并生成二类故障信息；

所述信息反馈模块用于对所生成的一类故障信息和二类故障信息进行反馈。

进一步的，所述数据采集模块对联锁仪表的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据分别进行采集并存储的过程包括：

设置数据库和采集单元，通过所述采集单元获得联锁仪表的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据，所述流量数据包括进水量数据和出水量数据，所述流速数据包括进水速数据和出水速数据，将所获得的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据上传至数据库进行保存。

进一步的，所述数据处理模块对联锁仪表的各项数据分别进行离群点处理、缺失值处理、规范化处理以获得相应的可用数据的过程包括：

设置数据处理单元，通过所述数据处理单元对温度数据、积水数据、流量数据、流速数据分别进行处理以获得相应的温度可用数据、积水可用数据、流量可用数据、流速可用数据，所述离群点处理采用绝对中位差离群值处理方法，所述缺失值处理采用统计量填充方法，所述规范化处理采用Z-Score标准化方法。

进一步的，所述温度分析模块根据温度可用数据对联锁仪表的温度变化情况进行判断，并生成温度异常信号的过程包括：

根据温度可用数据构建联锁仪表的温度变化曲线图，根据温度变化曲线图获得温升时长，根据温升时长判断联锁仪表的温度变化是否异常，并生成温度异常信号，所述温度异常信号用于触发联锁仪表是否存在一类故障的判断过程。

进一步的，所述积水分析模块获得联锁仪表的积水变化率，根据所获得的积水变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息的过程包括：

设置监测周期，当达到一个监测周期时获得积水监测数据，根据不同监测周期的积水监测数据获得联锁仪表的积水变化率，根据积水变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息。

进一步的，所述积水分析模块根据积水可用数据对联锁仪表的积水变化情况进行判断，并生成积水异常信号的过程包括：

根据积水可用数据构建联锁仪表的积水变化曲线图，根据积水变化曲线图获得积升时长，根据积升时长判断联锁仪表的积水变化是否异常，并生成积水异常信号，所述积水异常信号用于触发联锁仪表是否存在二类故障的判断过程。

进一步的，所述变量监测模块获得联锁仪表的流量变化率和流速变化率，根据所获得的流量变化率和流速变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息的过程包括：

当达到一个监测周期时，获得流量监测数据和流速监测数据，根据不同监测周期的流量监测数据和流速监测数据分别获得联锁仪表的流量变化率和流速变化率，根据流量变化率和流速变化率分别判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息。

进一步的，所述变量监测模块获得联锁仪表的实际积水变化图和理论积水变化图，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，并生成二类故障信息的过程包括：

对任一监测周期内联锁仪表的积水量进行实时监测，根据所监测的积水量构建实际积水变化图，获得该监测周期开始时的初始积水量，对该监测周期内联锁仪表的余水量进行实时监测，在初始积水量的基础上，根据所获得的余水量构建理论积水变化图；

将所获得的实际积水变化图与理论积水变化图进行比较，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，并生成二类故障信息。

进一步的，所述信息反馈模块对所生成的一类故障信息和二类故障信息进行反馈的过程包括：

当生成一类故障信息时，将其反馈至工作人员处，提示工作人员注意控制回路，并建议将自动改为手动，提示工作人员注意联锁回路，并建议将联锁改为旁路；

当生成二类故障信息时，将其反馈至工作人员处，提示工作人员注意联锁仪表是否受损，并建议停工检修。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过获得联锁仪表的温升时长，生成温度异常信号，进而获得联锁仪表的其他各项变量的变化率，并以此为基础判断联锁仪表是否存在一类故障，能够根据温度的变化情况及时对联锁仪表的其他数据是否正常做出有效的判断；

2、本发明通过获得联锁仪表的积升时长，生成积水异常信号，进而获得联锁仪表的实际积水变化图和理论积水变化图，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，能够避免虽然联锁仪表各项数据正常，但是积水居高不下的情况发生。

附图说明

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于联锁仪表的进水监控系统，包括主控中心，所述主控中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块、温度分析模块、积水分析模块、变量监测模块、信息反馈模块；

所述数据采集模块用于对联锁仪表的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据分别进行采集并存储；

所述数据处理模块用于对联锁仪表的各项数据分别进行离群点处理、缺失值处理、规范化处理以获得相应的可用数据；

所述温度分析模块用于根据温度可用数据对联锁仪表的温度变化情况进行判断，并生成温度异常信号；

所述积水分析模块用于获得联锁仪表的积水变化率，根据所获得的积水变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息；还用于根据积水可用数据对联锁仪表的积水变化情况进行判断，并生成积水异常信号；

所述变量监测模块用于获得联锁仪表的流量变化率和流速变化率，根据所获得的流量变化率和流速变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息；还用于获得联锁仪表的实际积水变化图和理论积水变化图，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，并生成二类故障信息；

所述信息反馈模块用于对所生成的一类故障信息和二类故障信息进行反馈。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述数据采集模块对联锁仪表的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据分别进行采集并存储的过程包括：

在联锁仪表内部设置温度采集单元，通过所述温度采集单元对联锁仪表内部的温度进行实时采集以获得相应的温度数据；

在联锁仪表内部设置积水采集单元，通过所述积水采集单元对联锁仪表内部的积水高度进行实时采集以获得相应的积水数据；

在联锁仪表的进出水口分别设置一个流量采集单元，通过所述流量采集单元分别对联锁仪表的进出水口的水流流量进行实时采集以获得相应的进水量数据和出水量数据；

在联锁仪表的进出水口分别设置一个流速采集单元，通过所述流速采集单元分别对联锁仪表的进出水口的水流流速进行实时采集以获得相应的进水速数据和出水速数据；

所述流量数据包括进水量数据和出水量数据，同样的，所述流速数据包括进水速数据和出水速数据，设置数据库，将所获得的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据上传至数据库进行保存。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述数据处理模块对联锁仪表的各项数据分别进行离群点处理、缺失值处理、规范化处理以获得相应的可用数据的过程包括：

以联锁仪表的温度数据为例，对所获得的温度数据进行编号，记为i，其中，i＝1，2，……n，并将所获得的温度数据标记为W_i，其中，W_i＝(W₁，W₂，……W_n)；

设置数据处理单元，通过所述数据处理单元对所获得的温度数据进行处理，所述数据处理单元对温度数据的处理过程包括：离群点处理、缺失值处理、规范化处理；

所述离群点处理用于对异常温度数据进行清理，所述离群点处理采用绝对中位差离群值处理方法，获得温度数据的绝对离差中位数M；

M＝median(W_i-median(W_i))；

其中，所述median函数用于计算中位数；

基于绝对离差中位数M判断温度数据中的离群点，并对处于离群点的异常温度数据进行清理；

若|W_i-median(W_i)|＞3M，则将该温度数据标记为离群点；

若|W_i-median(W_i)|≤3M，则不对其进行任何操作；

所述缺失值处理用于对缺失温度数据进行填充，所述缺失值处理采用统计量填充方法，获得温度数据的完整程度Q；

其中，W_众为温度数据的众数；

若Q＜95％，则将该温度数据标记为缺失温度数据；

若Q≥95％，则不对其进行任何操作；

根据温度数据分布的情况对缺失温度数据进行填充，若温度数据近似符合正态分布，则采用均值进行填充，若温度数据存在偏态分布，则采用中位数进行填充；

所述规范化处理用于对温度数据格式进行统一，所述规范化处理采用Z-Score标准化方法，对温度数据格式进行变换；

其中，W_新表示规范化的温度数据；

将经过处理后所获得的温度数据标记为温度可用数据，并对温度可用数据重新进行编号，记为j，其中，j＝1，2，……，m，将温度可用数据标记为W_Kj，其中，W_Kj＝(W_K1，W_K2，……W_Km)；

以此类推，采取同样的方法分别对联锁仪表的积水数据、流量数据、流速数据进行处理以获得相应的积水可用数据、流量可用数据、流速可用数据。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述温度分析模块根据温度可用数据对联锁仪表的温度变化情况进行判断，并生成温度异常信号的过程包括：

根据所获得的温度可用数据构建联锁仪表的温度变化曲线图，根据所构建的温度变化曲线图对联锁仪表的温度变化情况进行监测，当联锁仪表的温度开始升高时开始计时，并将其温度开始升高的时刻标记为温度升高时刻，当联锁仪表的温度开始降低时停止计时，并将其温度开始降低的时刻标记为温度降低时刻，获得从温度升高时刻到温度降低时刻之间的时间间隔，并将所获得的时间间隔标记为温升时长；

将所获得的温升时长标记为W_s，当W_s≤3分钟时，判断联锁仪表的温度变化正常，不对其进行其他任何操作，当W_s＞3分钟时，判断联锁仪表的温度变化异常，并生成相应的温度异常信号，所述温度异常信号用于触发联锁仪表是否存在一类故障的判断过程。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述积水分析模块获得联锁仪表的积水变化率，根据所获得的积水变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息的过程包括：

设置监测周期T，当达到一个监测周期时，对所获得的积水可用数据进行标记，并将所标记的积水可用数据标记为积水监测数据，获得最新的积水监测数据并将其标记为J_当，获得相较于最新的积水监测数据的上一个积水监测数据并将其标记为J_上，其中，J_当和J_上之间相差一个监测周期T，获得联锁仪表的积水变化率，并将所获得的积水变化率标记为J_变；

当J_变≤5％时，判断联锁仪表存在一类故障，并生成相应的一类故障信息，当J_变＞5％时，判断为工艺调整，不对其进行其他任何操作。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述积水分析模块根据积水可用数据对联锁仪表的积水变化情况进行判断，并生成积水异常信号的过程包括：

根据所获得的积水可用数据构建联锁仪表的积水变化曲线图，根据所构建的积水变化曲线图对联锁仪表的积水变化情况进行监测，当联锁仪表的积水高度开始升高时开始计时，并将其积水高度开始升高的时刻标记为积水升高时刻，当联锁仪表的积水高度开始降低时停止计时，并将其积水高度开始降低的时刻标记为积水降低时刻，获得从积水升高时刻到积水降低时刻之间的时间间隔，并将所获得的时间间隔标记为积升时长；

将所获得的积升时长标记为J_s，当J_s≤3分钟时，判断联锁仪表的积水变化正常，不对其进行其他任何操作，当J_s＞3分钟时，判断联锁仪表的积水变化异常，并生成相应的积水异常信号，所述积水异常信号用于触发联锁仪表是否存在二类故障的判断过程。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述变量监测模块获得联锁仪表的流量变化率和流速变化率，根据所获得的流量变化率和流速变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息的过程包括：

所述流量可用数据包括进水量可用数据和出水量可用数据，所述流速可用数据包括进水速可用数据和出水速可用数据，同样的，所述流量变化率包括进水量变化率和出水量变化率，所述流速变化率包括进水速变化率和出水率变化率；

以进水量可用数据为例，当达到一个监测周期时，对所获得的进水量可用数据进行标记，并将所标记的进水量可用数据标记为进水量监测数据，获得最新的进水量监测数据并将其标记为L_当，获得相较于最新的进水量监测数据的上一个进水量监测数据并将其标记为L_上，其中，L_当和L_上之间相差一个监测周期T，获得联锁仪表的进水量变化率，并将所获得的进水量变化率标记为L_变；

当L_变≤5％时，判断联锁仪表存在一类故障，并生成相应的一类故障信息，当L_变＞5％时，判断为工艺调整，不对其进行其他任何操作；

以进水速可用数据为例，当达到一个监测周期时，对所获得的进水速可用数据进行标记，并将所标记的进水速可用数据标记为进水速监测数据，获得最新的进水速监测数据并将其标记为S_当，获得相较于最新的进水速监测数据的上一个进水速监测数据并将其标记为S_上，其中，S_当和S_上之间相差一个监测周期T，获得联锁仪表的进水速变化率，并将所获得的进水速变化率标记为S_变；

当S_变≤5％时，判断联锁仪表存在一类故障，并生成相应的一类故障信息，当S_变＞5％时，判断为工艺调整，不对其进行其他任何操作；

采取同样的方法分别获得出水量变化率和出水速变化率，根据所获得的出水量变化率和出水速变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息，其中，进水量监测数据和出水量监测数据均属于流量监测数据，进水速监测数据和出水速监测数据均属于流速监测数据。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述变量监测模块获得联锁仪表的实际积水变化图和理论积水变化图，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，并生成二类故障信息的过程包括：

以任一监测周期为例，对该监测周期内联锁仪表内部的积水量进行实时监测，根据所监测的积水量构建一个横坐标为时间、纵坐标为积水量的实际积水变化图；

获得该监测周期开始时的联锁仪表内部的积水量，并将其标记为初始积水量，对该监测周期内联锁仪表的进水量和出水量进行实时监测，进而获得其相应的余水量，所述余水量等于进水量减出水量，在初始积水量的基础上，根据所获得的余水量构建一个横坐标为时间、纵坐标为初始积水量加余水量的理论积水变化图；

将所获得的实际积水变化图与理论积水变化图进行比较，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，若两者不同，则判断联锁仪表存在二类故障，并生成相应的二类故障信息，若两者相同，则判断联锁仪表不存在二类故障，不对其进行其他任何操作。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述信息反馈模块对所生成的一类故障信息和二类故障信息进行反馈的过程包括：

当生成一类故障信息时，通过所述信息反馈模块将其反馈至工作人员处，提示工作人员注意控制回路，并建议将自动改为手动，提示工作人员注意联锁回路，并建议将联锁改为旁路；

当生成二类故障信息时，通过所述信息反馈模块将其反馈至工作人员处，提示工作人员注意联锁仪表是否受损，并建议停工检修。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于联锁仪表的进水监控系统，包括主控中心，其特征在于，所述主控中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块、温度分析模块、积水分析模块、变量监测模块、信息反馈模块；

所述数据采集模块用于对联锁仪表的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据分别进行采集并存储；

所述数据处理模块用于对联锁仪表的各项数据分别进行离群点处理、缺失值处理、规范化处理以获得相应的可用数据；

所述温度分析模块用于根据温度可用数据对联锁仪表的温度变化情况进行判断，并生成温度异常信号；

所述积水分析模块用于获得联锁仪表的积水变化率，根据所获得的积水变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息；还用于根据积水可用数据对联锁仪表的积水变化情况进行判断，并生成积水异常信号；

所述变量监测模块用于获得联锁仪表的流量变化率和流速变化率，根据所获得的流量变化率和流速变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息；还用于获得联锁仪表的实际积水变化图和理论积水变化图，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，并生成二类故障信息；

所述信息反馈模块用于对所生成的一类故障信息和二类故障信息进行反馈。

2.根据权利要求1所述的一种用于联锁仪表的进水监控系统，其特征在于，所述数据采集模块对联锁仪表的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据分别进行采集并存储的过程包括：

设置数据库和采集单元，通过所述采集单元获得联锁仪表的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据，所述流量数据包括进水量数据和出水量数据，所述流速数据包括进水速数据和出水速数据，将所获得的温度数据、积水数据、流量数据、流速数据上传至数据库进行保存。

3.根据权利要求2所述的一种用于联锁仪表的进水监控系统，其特征在于，所述数据处理模块对联锁仪表的各项数据分别进行离群点处理、缺失值处理、规范化处理以获得相应的可用数据的过程包括：

设置数据处理单元，通过所述数据处理单元对温度数据、积水数据、流量数据、流速数据分别进行处理以获得相应的温度可用数据、积水可用数据、流量可用数据、流速可用数据，所述离群点处理采用绝对中位差离群值处理方法，所述缺失值处理采用统计量填充方法，所述规范化处理采用Z-Score标准化方法。

4.根据权利要求3所述的一种用于联锁仪表的进水监控系统，其特征在于，所述温度分析模块根据温度可用数据对联锁仪表的温度变化情况进行判断，并生成温度异常信号的过程包括：

根据温度可用数据构建联锁仪表的温度变化曲线图，根据温度变化曲线图获得温升时长，根据温升时长判断联锁仪表的温度变化是否异常，并生成温度异常信号，所述温度异常信号用于触发联锁仪表是否存在一类故障的判断过程。

5.根据权利要求4所述的一种用于联锁仪表的进水监控系统，其特征在于，所述积水分析模块获得联锁仪表的积水变化率，根据所获得的积水变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息的过程包括：

设置监测周期，当达到一个监测周期时获得积水监测数据，根据不同监测周期的积水监测数据获得联锁仪表的积水变化率，根据积水变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息。

6.根据权利要求5所述的一种用于联锁仪表的进水监控系统，其特征在于，所述积水分析模块根据积水可用数据对联锁仪表的积水变化情况进行判断，并生成积水异常信号的过程包括：

根据积水可用数据构建联锁仪表的积水变化曲线图，根据积水变化曲线图获得积升时长，根据积升时长判断联锁仪表的积水变化是否异常，并生成积水异常信号，所述积水异常信号用于触发联锁仪表是否存在二类故障的判断过程。

7.根据权利要求6所述的一种用于联锁仪表的进水监控系统，其特征在于，所述变量监测模块获得联锁仪表的流量变化率和流速变化率，根据所获得的流量变化率和流速变化率判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息的过程包括：

当达到一个监测周期时，获得流量监测数据和流速监测数据，根据不同监测周期的流量监测数据和流速监测数据分别获得联锁仪表的流量变化率和流速变化率，根据流量变化率和流速变化率分别判断联锁仪表是否存在一类故障，并生成一类故障信息。

8.根据权利要求7所述的一种用于联锁仪表的进水监控系统，其特征在于，所述变量监测模块获得联锁仪表的实际积水变化图和理论积水变化图，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，并生成二类故障信息的过程包括：

对任一监测周期内联锁仪表的积水量进行实时监测，根据所监测的积水量构建实际积水变化图，获得该监测周期开始时的初始积水量，对该监测周期内联锁仪表的余水量进行实时监测，在初始积水量的基础上，根据所获得的余水量构建理论积水变化图；

将所获得的实际积水变化图与理论积水变化图进行比较，根据两者的比较结果判断联锁仪表是否存在二类故障，并生成二类故障信息。

9.根据权利要求8所述的一种用于联锁仪表的进水监控系统，其特征在于，所述信息反馈模块对所生成的一类故障信息和二类故障信息进行反馈的过程包括：

当生成一类故障信息时，将其反馈至工作人员处，提示工作人员注意控制回路，并建议将自动改为手动，提示工作人员注意联锁回路，并建议将联锁改为旁路；

当生成二类故障信息时，将其反馈至工作人员处，提示工作人员注意联锁仪表是否受损，并建议停工检修。