KR100997009B1 - The method for dynamic detection and on-time warning of industrial process - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A dynamic monitoring about process margin of industrial device and timely alarming method are provided to realize the dynamic monitoring and timely alarming about a stop/protection signal of the industrial device according to the serial statistical learning and prediction model. CONSTITUTION: An outlier is removed from a learning data(S12). The leveling of learning data is performed(S13). The learning data is filter(S14). The cross correlation analysis of the learning data is performed(S15). The dynamic sampling window is applied to the learning data(S16). The correlation analysis and grouping is performed(S17). To make the prediction model for execution mode, a regression analysis is performed(S18).

Description

산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법{The method for dynamic detection and on-time warning of industrial process}The method for dynamic detection and on-time warning of industrial process}

이 발명은 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 일련의 통계적 학습 및 예측 모델에 기반하여 산업설비의 정지/보호 신호에 대한 동적 감시 및 적시 경보를 가능하게 할 수 있으며, 공정 여유도 뿐만 아니라 외부 조건에 따른 공정 여유도의 불확실성을 감안한 신뢰구간을 동시에 제공함으로써 현재 운전 상태에 대한 위급 수준을 제공하고 적시 경보를 발생시킬 수 있는, 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dynamic monitoring and timely alarm method for the process margin of an industrial facility. More specifically, the present invention relates to a dynamic monitoring and timely alarm for a stop / protection signal of an industrial facility based on a series of statistical learning and prediction models. The process of industrial equipment, which can provide the critical level for the current operating condition and provide timely alarm by providing the confidence interval considering the uncertainty of the process margin according to external conditions as well as the process margin. It relates to a dynamic monitoring and timely alarm method for margin.

산업설비는 특정한 목적을 달성하기 위하여 다수의 계통 및 기기로 이루어진 장치로서, 일반적으로 운전 및 안전 상태를 확인하기 위한 하나 이상의 계측기가 설치되어 있고, 이를 오프라인 또는 온라인으로 측정할 수 있는 구성으로 이루어진다.Industrial equipment is a device consisting of a plurality of systems and devices to achieve a specific purpose, generally one or more instruments are installed for checking the operation and safety status, it consists of a configuration that can be measured offline or online.

상기한 산업설비는 외부 조건(대기 온도, 압력, 습도, 냉각수가 필요한 경우 해수 또는 강수 온도 등), 투입 연료의 특성, 설비의 열화 정도, 운전 범위 등에 따라 설비의 효율과 안전성이 달라지게 되는데, 비용 관점에서 설비의 효율과 안전성의 용인할 수 있는 변화 범위를 공정 여유도라 하며, 대부분의 산업설비에서는 이와 같은 공정 여유도를 넘어서는 운전을 막기 위하여, 특정 계통 또는 기기에 대한 정지/보호 기능을 마련해 놓고 있으며, 이와 같은 정지/보호 기능의 구현을 위하여 특정 운전 변수의 값이 상기한 정지/보호 신호 설정치를 넘어서게 되면 설비를 강제로 정지시키는 제어장치를 마련해 두고 있다. In the above industrial equipment, the efficiency and safety of the equipment will vary depending on external conditions (air temperature, pressure, humidity, seawater or precipitation temperature if cooling water is required), characteristics of the injected fuel, deterioration of the equipment, operating range, etc. In terms of cost, the acceptable range of change in the efficiency and safety of the facility is called process margin. In most industrial installations, stop / protection functions for specific systems or devices are provided to prevent operation beyond this process margin. In order to implement such a stop / protection function, a control device is forcibly stopped when the value of a specific operating variable exceeds the above-mentioned stop / protection signal setting value.

상기한 정지/보호 설정치와 공정 여유도는 상호 의존적인 변수로서, 정지/보호 설정치가 지나치게 높게 설정될 경우에는, 상대적으로 공정 여유도가 많아지게 되어 산업설비를 가동함으로써 얻는 비용 이득은 커지게 되지만, 자칫 심각한 사고가 발생하여 장기간의 설비 정지를 초래할 수 있는 문제점이 있다. 이와는 반대로, 상기한 정지/보호 설정치가 지나치게 낮게 설정될 경우에는, 사고 발생에 대한 확률은 낮아지지만, 상대적으로 공정 여유도가 적어지게 되어 산업설비가 자주 정지됨으로써 산업설비 가동에 따른 비용 이득이 적어지게 된다. The stop / protection setpoint and the process margin described above are mutually dependent variables. When the stop / protection setpoint is set too high, the process margin becomes relatively large and the cost benefit of operating the industrial equipment increases. In addition, there is a problem that serious accidents can occur and cause long-term facility shutdowns. On the contrary, when the above stop / protection set value is set too low, the probability of an accident is lowered, but the process margin is relatively low, and thus the industrial equipment is frequently shut down, thereby reducing the cost benefit of operating the industrial equipment. You lose.

따라서, 이러한 양면성을 반영하여 전체적인 공정 여유도를 결정하게 되는데, 고도의 안전성이 요구될수록 외부 조건, 투입 연료, 설비의 열화 정도, 운전 범위 등을 모두 포괄하여 보수적인 값으로 공정 여유도를 정하는 것이 일반적이다. Therefore, the overall process margin is determined by reflecting these two-sided properties. When the high degree of safety is required, it is necessary to set the process margin to a conservative value inclusive of all external conditions, input fuel, deterioration of equipment, and operating range. It is common.

하지만, 외부 조건, 투입 연료, 설비의 열화 정도, 운전 범위 등과 같이 다양한 상황에 대한 종합적인 공정 여유도를 결정하는 것은 매우 어렵다.However, it is very difficult to determine the overall process margin for a variety of situations, such as external conditions, input fuels, deterioration of equipment, operating ranges and the like.

한편, 특정 운전 변수의 값이 정지/보호 설정치에 접근하기 전에 예비 정지/보호 설정치를 제공하여, 운전원이 설비의 정지에 대비하도록 하거나, 적절한 조치 를 취하여 정상화되도록 하는 절차서를 구비하고 있는 것이 보편적이다. On the other hand, it is common to have procedures in place to provide a preliminary stop / protection setpoint before the value of a particular operating variable approaches the stop / protection setpoint so that the operator can be prepared for the shutdown of the plant or take appropriate measures to normalize it. .

그런데 이와 같은 예비 정지/보호 설정치는 보통 정적인 값으로서 일단 정해지면 값이 변하지 않거나, 값이 변화하는 경우에도 설비의 특성을 나타내는 한, 두 가지의 조건에 대한 함수로서 설정치가 정해진다. However, such a preliminary stop / protection set point is usually a static value, and once set, the set point is determined as a function of two conditions, as long as the value does not change, or the characteristic of the installation even when the value changes.

따라서, 상기한 예비 정지/보호 설정치는 정지/보호 신호가 증가 또는 감소하는 추세의 긴급성에 대한 정보를 제공하지 못하는 문제점이 있다. Therefore, the preliminary stop / protection set point does not provide information on the urgency of the trend of increasing or decreasing the stop / protection signal.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일련의 통계적 학습 및 예측 모델에 기반하여 산업설비의 정지/보호 신호에 대한 동적 감시 및 적시 경보를 가능하게 할 수 있는, 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, which can enable dynamic monitoring and timely alarms for stop / protection signals of industrial facilities based on a series of statistical learning and prediction models. It is to provide a dynamic monitoring and timely alarming method for the process margin of the facility.

본 발명의 다른 목적은, 공정 여유도 뿐만 아니라 외부 조건에 따른 공정 여유도의 불확실성을 감안한 신뢰구간을 동시에 제공함으로써 현재 운전 상태에 대한 위급 수준을 제공하고 적시 경보를 발생시킬 수 있는, 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an emergency level for the current operating state and to provide timely alarm by providing a confidence interval considering the uncertainty of the process margin according to external conditions as well as the process margin. To provide a dynamic monitoring and timely alarm method for process margin.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, '실행모드'에서 사용할 데이터와 통계적 학습 모델링을 수행하게 되는‘학습모드’와, 상기한 '학습모드'에서 준비된 데이터 및 모델링 결과물과 주기적으로 입력되는 운전 데이터 를 이용하여 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보를 수행하는 '실행모드’를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention includes a 'learning mode' for performing statistical learning modeling and data to be used in 'execution mode', and data and modeling results prepared in the 'learning mode' and periodic It includes 'run mode' to perform dynamic monitoring and timely alarm on process margin using the operation data inputted into the system.

이 발명의 구성은, 상기한 학습모드는, 학습용 데이터를 입력하는 단계와, 상기한 학습용 데이터로부터 통계처리에 있어 문제의 소지가 높은 특이점(outlier)을 제거하는 단계와, 학습용 데이터를 평균화하는 단계와, 학습용 데이터를 필터링하는 단계와, 교차상관분석(Cross Correlation)을 하는 단계와, 동적 샘플링 윈도우(Dynamic Sampling Window)를 적용하는 단계와, 상관관계 분석 및 그룹핑을 하는 단계와, 실행모드에서 사용할 예측 모델을 만들기 위하여 회귀분석을 수행하고 각 그룹별 학습용 데이터를 4중 검증하는 단계와, 최적의 평활 계수(λ)를 찾는 것을 마지막으로 학습용 데이터 모델링을 완료한 뒤에 학습모드를 종료하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to one aspect of the present invention, the learning mode includes the steps of: inputting learning data, removing outliers having high problems in statistical processing from the learning data, and averaging the learning data. And filtering the training data, performing cross correlation, applying a dynamic sampling window, performing correlation analysis and grouping, and using at run time. Performing regression analysis and quadruly verifying the training data for each group to create a predictive model, and finally finding the optimal smoothing coefficient, and ending the learning mode after completing the training data modeling. It is done by

이 발명의 구성은, 상기한 실행모드는, 운전 데이터를 입력하는 단계와, 상기한 운전 데이터로부터 통계처리에 있어 문제의 소지가 높은 특이점을 제거하는 단계와, 운전 데이터의 평균값을 취하는 단계와, 동적 샘플링 윈도우(Dynamic Sampling Window)를 이용하여 운전 데이터의 샘플링을 수행하는 단계와, 각 그룹별로 구분된 신호에 대하여 자기상관 회귀분석 모델을 적용하여 공정 여유도 신뢰구간을 계산하는 단계(S25)와, 입력된 신호에 공정 여유도 신뢰구간을 조합(Xi±PMCIi))하여 사용자 인터페이스로 출력하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to one aspect of the present invention, the execution mode includes the steps of inputting driving data, removing a singular point having a high degree of problem in statistical processing from the driving data, taking an average value of driving data, Sampling operation data using a dynamic sampling window, calculating a process margin confidence interval by applying an autocorrelation regression model to signals classified by each group (S25); And combining the process margin confidence interval with the input signal (X i ± PMCI i ) and outputting the result to the user interface.

이 발명은, 일련의 통계적 학습 및 예측 모델에 기반하여 산업설비의 정지/보호 신호에 대한 동적 감시 및 적시 경보를 가능하게 할 수 있으며, 공정 여유도 뿐만 아니라 외부 조건에 따른 공정 여유도의 불확실성을 감안한 신뢰구간을 동시에 제공함으로써 현재 운전 상태에 대한 위급 수준을 제공하고 적시 경보를 발생시킬 수 있는, 효과를 갖는다.The invention can enable dynamic monitoring and timely alarms for stop / protection signals of industrial facilities, based on a series of statistical learning and prediction models, as well as process margins and uncertainty of process margins due to external conditions. Simultaneous provision of the confidence intervals taken into account has the effect of providing an emergency level for current operating conditions and generating timely alerts.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the purpose, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiments.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법의 동작 흐름도이다.1 is an operation flowchart of a dynamic monitoring and timely alarming method for a process margin of an industrial facility according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법의 구성은, '실행모드'에서 사용할 데이터와 통계적 학습 모델링을 수행하게 되는‘학습모드’와, 상기한 '학습모드'에서 준비된 데이터 및 모델링 결과물과 주기적으로 입력되는 운전 데이터를 이용하여 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보를 수행하게 '실행모드’를 포함하여 이루어진다.As shown in Figure 1, the configuration of the dynamic monitoring and timely alarming method for the process margin of the industrial equipment according to an embodiment of the present invention, to perform statistical learning modeling and data to be used in the 'run mode' It includes a 'learning mode' and 'execution mode' to perform dynamic monitoring and timely alarm on process margins using the data and modeling results prepared in the 'learning mode' and the operation data periodically input.

상기한 학습모드의 구성은, 학습용 데이터를 입력하는 단계(S11)와, 상기한 학습용 데이터로부터 통계처리에 있어 문제의 소지가 높은 특이점(outlier)을 제거하는 단계(S12)와, 학습용 데이터를 평균화하는 단계(S13)와, 학습용 데이터를 필터링하는 단계(S14)와, 교차상관분석(Cross Correlation)을 하는 단계(S15)와, 동적 샘플링 윈도우(Dynamic Sampling Window)를 적용하는 단계(S16)와, 상관관계 분석 및 그룹핑을 하는 단계(S17)와, 실행모드에서 사용할 예측 모델을 만들기 위하여 회귀분석을 수행하고 각 그룹별 학습용 데이터를 4중 검증하는 단계(S18)와, 최적의 평활 계수(λ)를 찾는 것을 마지막으로 학습용 데이터 모델링을 완료한 뒤에 학습모드를 종료하는 단계(S19)를 포함하여 이루어진다.The configuration of the learning mode includes the step of inputting the learning data (S11), the step of removing outliers having high problems in statistical processing from the learning data (S12), and averaging the learning data. Step (S13), filtering the training data (S14), performing cross-correlation (S15), applying a dynamic sampling window (Dynamic Sampling Window), (S16), Performing correlation analysis and grouping (S17), performing regression analysis and quadruple verifying training data for each group (S18) to create a prediction model for use in an execution mode, and an optimal smoothing coefficient (λ) Finally, after completing the training data modeling to find the step comprises the step (S19) of ending the learning mode.

상기한 실행모드의 구성은, 운전 데이터를 입력하는 단계(S21)와, 상기한 운전 데이터로부터 통계처리에 있어 문제의 소지가 높은 특이점을 제거하는 단계(S22)와, 운전 데이터의 평균값을 취하는 단계(S23)와, 동적 샘플링 윈도우(Dynamic Sampling Window)를 이용하여 운전 데이터의 샘플링을 수행하는 단계(S24)와, 각 그룹별로 구분된 신호에 대하여 자기상관 회귀분석 모델을 적용하여 공정 여유도 신뢰구간을 계산하는 단계(S25)와, 입력된 신호에 공정 여유도 신뢰구 간을 조합(Xi±PMCIi))하여 사용자 인터페이스로 출력하는 단계(S26)를 포함하여 이루어진다.The configuration of the execution mode includes the steps of inputting driving data (S21), removing a singular point having a high problem in statistical processing from the driving data (S22), and taking an average value of the driving data. (S23), step (S24) of sampling operation data using a dynamic sampling window (Dynamic Sampling Window), and process margin confidence interval by applying an autocorrelation regression model to the signals classified by each group Comprising a step (S25) and the combined process margin confidence interval (X i ± PMCI i ) to the input signal and outputs to the user interface (S26).

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법의 작용은 다음과 같다.By the above configuration, the operation of the dynamic monitoring and timely alarming method for the process margin of the industrial equipment according to an embodiment of the present invention is as follows.

우선, 학습모드를 단계적으로 설명하면 다음과 같다.First, the learning mode will be described step by step as follows.

먼저, 학습용 데이터를 입력한다(S11). 상기한 학습용 데이터는 경년열화 또는 효율저하가 없는 정상적인 산업설비의 운전 조건으로부터 얻어진 것으로서, 외부 조건(대기 온도, 압력, 습도, 냉각수가 필요한 경우 해수 또는 강수 온도 등), 투입 연료의 특성, 운전 범위 등의 다양한 조합에서의 운전 데이터를 준비한다. 감시 대상이 되는 산업설비에 설치된 측정 장비를 통하여 온/오프라인 방법으로 측정할 수 있는 모든 변수 또는 일부 변수를 학습용 데이터로 취급한다. 상기한 학습용 데이터의 수집 시간에 대한 요건은 없으나, 위와 같이 다양한 조건에서 충분한 데이터를 수집하기 위해서는 감시 대상 설비가 최초로 설치된 이후, 안정적인 운전에 접어든 상태에서 적어도 1년 이상 데이터를 수집하는 것이 바람직하다. 만일 안정적인 운전 상태에서 1년 이상의 데이터를 수집하는 것이 현실적으로 불가능한 경우에는 대체 방법을 활용할 수 있다. 예컨대 다년에 걸쳐 계획예방정지가 실시되고 난 이후 3개월씩 데이터를 수집하는 등의 방법으로 이를 대신할 수 있다. First, the training data is input (S11). The above learning data are obtained from the normal operating conditions of the industrial equipment without aging or deterioration of efficiency. Prepare operation data in various combinations, such as. All or some of the variables that can be measured on or off-line through the measuring equipment installed in the industrial facilities to be monitored are treated as learning data. There is no requirement for the time for collecting the learning data. However, in order to collect sufficient data under various conditions as described above, it is preferable to collect data for at least one year in a stable operation state after the first installation of the monitoring equipment. . If it is practically impossible to collect data for more than one year under stable operation, alternative methods can be used. This can be done, for example, by collecting data three months after a planned outage has been implemented over many years.

다음에, 학습용 데이터로부터 통계처리에 있어 문제의 소지가 높은 특이점(outlier)을 제거한다(S12). 일반적으로 학습용 데이터는 어떤 방법으로 수집되 었느냐에 따라, 통계처리에 있어 문제의 소지가 높은 특이점을 제거하는 방식이 달라진다. 만일 학습용 데이터를 기본적인 신호처리가 수행되고 있는 데이터베이스에서 취득하였다면, 데이터베이스 내에서 특이점이 제거되었을 가능성이 높다. 그러나 학습용 데이터를 신호처리가 충분히 수행되고 있지 않은 데이터베이스 또는 센서로부터 직접 얻었다면 적절한 특이점 제거 방법을 활용하여야 한다. 특이점의 대표적인 사례로서는 ‘Bad Input’과 같이 아예 데이터가 입력되지 않음으로써 발생한 문제점과, ‘Out of Range’와 같이 데이터가 입력은 되지만 일시적으로 정상적인 범위를 훨씬 넘어서는 정도로 크거나 작은 경우가 해당된다. 이러한 데이터가 발생한 경우에는 그 시점에서 취득된 모든 변수의 데이터를 다음의 조건에 따라서 동시에 제거함으로써 학습용 데이터의 신뢰도를 높인다.Next, outliers that are highly problematic in statistical processing are removed from the training data (S12). In general, depending on how the training data was collected, the method of eliminating highly problematic singularities in statistical processing will vary. If the training data was obtained from a database where basic signal processing is being performed, it is likely that outliers were removed from the database. However, if the training data is obtained directly from a database or sensor that is not performing enough signal processing, an appropriate singular point removal method should be used. Representative examples of singularity include problems caused by not inputting data at all, such as 'Bad Input', and cases where data is input, such as 'Out of Range', but temporarily larger or smaller than well beyond the normal range. If such data are generated, the reliability of the training data is increased by simultaneously removing the data of all variables acquired at that time under the following conditions.

if xL≤xi≤xU then xi 승인, otherwise xi 삭제if x L ≤x i ≤x U then x i OK, otherwise remove x i

여기서, xi는 i번째로 측정된 데이터 값, xL은 변수 x의 정상적인 하한값, xU은 변수 x의 정상적인 상한값이다.Where x i is the i-th measured data value, x L is the normal lower limit of the variable x, and x U is the normal upper limit of the variable x.

이어서, 학습용 데이터를 평균화한다(S13). 본 발명에서 제안하고 있는 방법은 초 단위 이하에서 변화하는 급격한 공정 변화에 대한 감시가 목표가 아니라, 최소 분 또는 시간 단위 이상에서 변화하는 공정 변화의 감시를 목표로 하고 있다. 보통의 산업설비의 감시시스템에 설치되어 있는 데이터베이스에서는 데이터를 초 단위 이하에서 취득하고 있는 경우가 많으므로, 이러한 경우에는 취득된 데이터를 1초, 5초, 또는 10초 단위로 평균값(Averaging)을 취함으로써 학습용 데이터의 신뢰도를 높이도록 한다. 평균값을 취하는 시간 간격은 산업설비의 특성을 고려한다. 산업설비의 특성상 시간 간격 T 이내에 정상적인 천이(Transient) 상태가 완료되는 경우가 있다면, 최대 평균값 시간 간격은 T/2를 넘으면 안 된다. Next, the training data is averaged (S13). The method proposed in the present invention aims to monitor a process change that changes in the minimum minutes or hours, rather than monitoring a rapid process change that changes in seconds or less. In a database installed in a monitoring system of an ordinary industrial equipment, data is often acquired in seconds or less. Therefore, in this case, the average value is obtained in units of 1 second, 5 seconds, or 10 seconds. In order to increase the reliability of the training data. The time interval for taking the average value takes into account the characteristics of the industrial installation. If, due to the nature of industrial equipment, a normal transition is completed within the time interval T, the maximum average time interval should not exceed T / 2.

Figure 112009034799072-pat00001
Figure 112009034799072-pat00001

여기서, Xj는 학습용 데이터의 샘플링 구간 기준으로 j번째 값이고, xi는 데이터 수집 간격 기준으로 i번째 값이고, N은 학습용 데이터의 샘플링 구간 내에 데이터 수집 간격의 횟수이다.Here, X j is the j th value based on the sampling interval of the training data, x i is the i th value based on the data collection interval, and N is the number of data collection intervals within the sampling interval of the training data.

다음에, 학습용 데이터를 필터링한다(S14). 평균값을 10개 이상의 충분한 데이터로부터 취할 수 있다면, 추가적인 신호 필터링(Signal Filtering 또는 Signal Conditioning)은 필요하지 않다. 그러나 산업설비의 특성상 시간 간격이 매우 짧은 간격으로 상태 변화가 가능한 경우라서 평균값을 충분히 취할 수 없었거나, 데이터를 취득하는 시스템의 특성상 취득 주기가 너무 길어서 평균값을 취하는 것이 어려운 경우에는, 신호 필터링이 필요하다. Next, the training data is filtered (S14). If the average value can be taken from more than 10 sufficient data, no additional signal filtering (Signal Filtering or Signal Conditioning) is required. However, if the average value cannot be sufficiently obtained because the state can be changed at very short intervals due to the characteristics of the industrial equipment, or the acquisition period is too long due to the nature of the system acquiring the data, it is necessary to filter the signal. Do.

신호 필터링은 저주파 신호만을 통과시킴으로써 잡음을 제거하는 기술로서, 신호를 필터링하는 방법은 매우 다양하고 본 발명에서는 특정한 방법을 사용하는 것을 제한하지 않는다. 단, 온도와 압력과 같이 비교적 변화의 정도가 느린 변수를 그룹 1, 유량이나 수위와 같이 그보다는 변화의 정도가 빠른 변수를 그룹 2, 전기적 신호, 회전수, 진동 등과 같이 변화의 정도가 가장 변수를 그룹 3으로 구분하여 저주파 신호를 통과시키는 강도를 달리한다. 즉 그룹 1에 대해서는 아주 낮은 주파수만을 통과하게 하여 잡음을 최대로 제거하게 하고, 그룹 2에 대해서는 그보다는 높게 차단 주파수를 설정하여 빠르게 변화하는 공정과 관련된 정보는 손실되지 않도록 하고, 그룹 3에 대해서는 차단 주파수(Cutoff Frequency)를 가장 높게 설정한다.Signal filtering is a technique for removing noise by passing only a low frequency signal, and there are various methods of filtering a signal, and the present invention does not limit the use of a specific method. However, variables that are relatively slow in change, such as temperature and pressure, are the most variable in Group 1, and flows or water level are faster. Group 2, electrical signals, rotational speed, vibration, etc. Are divided into group 3 to vary the intensity of passing the low frequency signal. This means that only very low frequencies are passed through for group 1 to maximize noise rejection, while cutoff frequencies are set higher for group 2 so that information related to fast-changing processes is not lost, and block for group 3 Set the Cutoff Frequency to the highest value.

이어서, 교차상관분석(Cross Correlation)을 한다(S15). 상기한 교차상관분석은 학습용 데이터를 구성하고 있는 모든 변수들 중에서 서로 다른 2개씩을 조합하여 수행된다. 교차상관분석을 수행하면, 시간 차이를 두고 높은 상관관계를 갖는 변수 쌍을 찾을 수 있으며, 시간 차이 또한 분석이 가능하다. 상관관계가 높은 두 변수가 시간 차이를 두고 나타나게 되는 원인은 전체 시스템의 공정 변화가 순간으로 모두 이루어지는 것이 아니라, 한쪽부터 차례대로 일어나면서 전체가 정상상태(Steady-State)가 되기까지 시간이 필요하기 때문이다. 상관관계가 높은 변수 쌍의 경우에도 시간 차이를 두고 변화하게 되면 상관계수(Correlation Coefficient)가 작아지게 되므로, 그룹핑 과정에서 오류를 범할 수 있다.Subsequently, cross correlation is performed (S15). The cross-correlation analysis is performed by combining two different ones among all variables constituting the training data. By performing cross-correlation analysis, you can find pairs of variables that have a high correlation with time difference, and time difference can also be analyzed. The reason why two highly correlated variables appear with a time difference is not that all the process changes of the whole system are made instantaneously, but it takes time for the whole to be steady-state, taking place one by one. Because. Even in the case of variable pairs with high correlation, the correlation coefficient becomes smaller if the variation is made with time difference, so that an error may occur during the grouping process.

Figure 112009034799072-pat00002
Figure 112009034799072-pat00002

여기에서, rXY는 변수 X와 Y사이의 시간 지연 d에서의 교차상관계수이고, Xi는 학습용 데이터의 샘플링 구간 기준으로 i번째 값이고, Yi는 학습용 데이터의 샘 플링 구간 기준으로 i번째 값이고(단 X와 다른 변수), μX는 변수 X에 대한 평균이고, μY는 변수 Y에 대한 평균이고, N는 학습용 데이터의 샘플링 구간 내에 데이터 수집 간격의 횟수이고, d는 시간 지연으로서 0, 1, 2, ..., N-1 이고, i는 0, 1, 2, ..., N-1 이다.Where r XY is the cross-correlation coefficient at the time delay d between the variables X and Y, Xi is the i-th value based on the sampling interval of the training data, Yi is the i-th value based on the sampling interval of the training data, and (where X and other variables), μ X is the average of the variables X, μ Y is the average of the variables Y, N is the number of times of the data collection interval in the sampling interval of the learning data, d is a time delay of 0, 1, 2, ..., N-1, and i is 0, 1, 2, ..., N-1.

다음에, 동적 샘플링 윈도우(Dynamic Sampling Window)를 적용한다(S16). 교차상관분석을 통하여 분석된 시간 차이는 이를 보상할 수 있는 샘플링 방법을 이용하여 해결하게 되는데, 동적 샘플링 윈도우의 개념은 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 동적 샘플링 윈도우란, 학습용 데이터에 포함된 모든 신호 중에서 기준이 되는 신호를 하나 선정하여, 이에 대한 각 신호별 시간 지연을 이용하여 샘플링하는 시점을 다르게 하는 것이다. 도 2에서 변수 1이 기준 신호가 되며, 시간 지연 관계가 없는 변수 2는 시간 지연 없이 샘플링이 되며, 시간 지연 관계가 있는 변수 3은 교차상관분석을 통해 분석된 시간 지연을 적용하여 샘플링이 되는 시기를 늦추게 된다. 기준 신호를 선정하는데 있어 특별한 요건은 없지만, 발전설비 같은 경우에는 주급수 유량 신호를 기준 신호로 선정하는 것이 바람직하다. 시간 지연을 보상하는 동적 샘플링 윈도우를 사용하면, 상관관계가 높은 변수를 효과적으로 분석할 수 있게 된다.Next, a dynamic sampling window is applied (S16). The time difference analyzed through cross-correlation analysis is solved using a sampling method to compensate for this. The concept of the dynamic sampling window is illustrated in FIG. 2. As shown in FIG. 2, the dynamic sampling window selects one reference signal from all the signals included in the training data, and changes the time point of sampling using the time delay for each signal. In FIG. 2, variable 1 becomes a reference signal, variable 2 having no time delay is sampled without time delay, and variable 3 having time delay is sampled by applying time delay analyzed through cross-correlation analysis. Will slow down. There is no special requirement for selecting the reference signal, but in the case of power generation facilities, it is preferable to select the main water supply flow rate signal as the reference signal. Using a dynamic sampling window that compensates for time delays can effectively analyze highly correlated variables.

이어서, 상관관계 분석 및 그룹핑을 한다(S17). 학습용 데이터는 특정 설비의 상태를 알려주기에 유용한 정보를 포함하고 있는 것과 그렇지 않은 것이 다수 섞여 있다. 또한 유용한 정보를 포함하고 있는 신호라 할지라도 모든 신호가 시스 템 내의 모든 설비에 대한 상태를 알려주고 있지는 않다. 따라서 대상이 되는 설비별로 상태를 점검하는데 유용한 정보를 포함하고 있는 신호를 그룹핑할 필요가 있다. 그룹핑을 수행하면, 유용하지 않은 정보를 포함하고 있는 신호를 학습용 데이터에서 제외시킬 수 있으며, 특정 설비를 감시하는데 있어 필요한 신호의 개수를 적절한 수준으로 감소시킬 수 있다. 그룹핑의 기준이 되는 값은 상관계수(Correlation Coefficient)를 이용하며, 상관계수는 모든 변수 쌍에 대해 분석이 되고, 이 값이 설정치 이상이 되면 학습용 데이터로 간주하고, 그렇지 않으면 학습용 데이터에서 탈락시킨다. 설정치는 사용자에 의해 입력된다. Subsequently, correlation analysis and grouping are performed (S17). The training data contains a mixture of what contains useful information to inform the status of a particular plant and what does not. In addition, not all signals provide status for all equipment in the system, even if they contain useful information. Therefore, it is necessary to group signals containing information useful for checking the status of each target equipment. Grouping can exclude signals that contain information that is not useful from the training data, and reduce the number of signals needed to monitor a particular facility to an appropriate level. Correlation Coefficient is used as the standard value for grouping. Correlation coefficient is analyzed for all pairs of variables. If this value is over the set value, it is regarded as learning data. Otherwise, it is dropped from learning data. The setting value is input by the user.

Figure 112009034799072-pat00003
Figure 112009034799072-pat00003

여기에서, ρXY 는 변수 X와 Y 사이의 상관계수이고, Xi는 학습용 데이터의 샘플링 구간 기준으로 i번째 값이고, Yi는 학습용 데이터의 샘플링 구간 기준으로 i번째 값이고(단 X와 다른 변수), μX는 변수 X에 대한 평균이고, μY는 변수 Y에 대한 평균이고, σX 는 변수 X에 대한 표준편차이고, σY 는 변수 Y에 대한 표준편차이고, N은 학습용 데이터의 샘플링 구간 내의 데이터 수집 간격의 횟수이다. Where ρ XY is the correlation coefficient between variables X and Y, Xi is the i-th value based on the sampling interval of the training data, and Yi is the i-th value based on the sampling interval of the training data (variable from X) , μ X is the mean for variable X, μ Y is the mean for variable Y, σ X is the standard deviation for variable X, σ Y is the standard deviation for variable Y, and N is the sampling interval of the training data. The number of data collection intervals within.

학습용 데이터에 최종적으로 포함된 변수는 변수 쌍의 상관도 여부에 따라 무감독(Unsupervised) 그룹핑을 수행한다. 무감독 그룹핑은 분류될 그룹의 개수를 미리 정하지 않고, 변수 쌍의 상관도 여부에 따라서 그룹의 개수가 정해지고, 해당 그룹에 속하는 변수의 개수가 결정되는 방법이다. 무감독 그룹핑은 도 3에서 제시 하는 것과 같이 상관도 분석이 된 결과를 가공함으로써 가능하다. 도 3에서 상관계수가 설정치 이상인 경우에는 점이 보이고, 이하인 경우에는 점이 없도록 처리한 것이며, 상관관계가 높은 그룹을 구분하면 다섯 개로 분석됨을 알 수 있다. 그룹 1은 3개의 변수, 그룹 2는 5개의 변수, 그룹 3과 4는 각각 2개, 마지막으로 그룹 5는 1개의 변수만이 그룹을 형성하고 있음을 알 수 있다.The variables finally included in the training data perform unsupervised grouping according to the correlation of the pairs of variables. In the non-supervision grouping, the number of groups to be classified is not determined in advance, the number of groups is determined according to the degree of correlation of the pair of variables, and the number of variables belonging to the group is determined. Unsupervised grouping is possible by processing the results of correlation analysis as shown in FIG. In FIG. 3, when the correlation coefficient is greater than or equal to the set value, a dot is shown, and when the correlation coefficient is less than or equal to the point, the processing is performed so that there is no point. Group 1 has three variables, group 2 has five variables, group 3 and 4 have two, and finally group 5 has only one variable.

다음으로는 그룹별 4중 검증을 위하여, 실행모드에서 사용할 예측 모델을 만들기 위하여 회귀분석이 수행된다(S18). 본 발명에서는 특정 회귀분석 방법을 제안하고 있지는 않지만, 실행모드에서의 활용성을 감안하여 자기상관(Auto-Correlation)이 가능한 회귀분석 방법을 택한다. 자기상관은 독립변수에 해당하는 입력 신호와 종속변수에 해당하는 출력 신호가 동일한 것을 의미하며, 이를 도식화한 것이 도 4에 도시되어 있다. 설비가 정상적인 상태에서 얻어진 학습용 데이터로 자기상관 회귀분석 모델을 구성하게 되면, 설비가 정상적인 상태에서 얻어진 데이터가 입력되었을 때에는 출력 신호가 입력 신호와 동일한 값이 나오게 되며, 설비가 비정상적인 상태에서 얻어진 데이터가 입력되었을 경우에는 입력 신호와 출력 신호 사이에 편차가 발생하게 된다. 자기상관 모델은 모수기반(Parametric) 또는 비모수기반(Non-parametric)으로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 실행모드에서의 활용성을 고려하여 비모수기반의 소극적 학습기(Lazy Learning) 개념에 기반한 자기상관 회귀분석 모델을 제안한다.Next, regression analysis is performed to generate a prediction model for use in the execution mode for quadruple verification for each group (S18). Although the present invention does not propose a specific regression analysis method, a regression analysis method capable of auto-correlation is selected in consideration of the usability in the execution mode. Autocorrelation means that the input signal corresponding to the independent variable and the output signal corresponding to the dependent variable are the same, and a diagram of this is shown in FIG. 4. If the autocorrelation regression model is composed of the training data obtained in the normal state of the equipment, when the data obtained in the normal state of the equipment is input, the output signal is the same as the input signal. In the case of input, a deviation occurs between the input signal and the output signal. The autocorrelation model may be configured as parametric or non-parametric. The present invention proposes an autocorrelation regression model based on the concept of non-parametric lazy learning in consideration of the usability in execution mode.

자기상관 회귀분석 모델의 신뢰성은 각 그룹별 학습용 데이터를 4중 검증(4-fold validation) 개념으로 검증한다. The reliability of the autocorrelation regression model is verified by the concept of 4-fold validation.

우선, 우수한 회귀분석 모델이란 적합도(Goodness-of-Fit)와 매끄러운 정도(Smoothness)를 동시에 작게 해 주는 것이다.First, a good regression model is to reduce the goodness-of-fit and smoothness at the same time.

적합도는 다음과 같이 계산된다.The goodness of fit is calculated as follows.

Figure 112009034799072-pat00004
Figure 112009034799072-pat00004

매끄러운 정도는 다음과 같이 계산된다.The smoothness is calculated as follows.

Figure 112009034799072-pat00005
Figure 112009034799072-pat00005

그러나 이것은 불가능한데, 그 까닭은 잔차의 제곱합을 작게 하기 위해서는 차수가 높은 다항식이 필요한데 이럴 경우 매끄러운 정도의 값이 커지게 되고, 매끄러운 정도의 값을 작게 하기 위해서는 차수가 낮은 다항식이 필요하지만 잔차 제곱합이 커지게 된다. 따라서 적합도와 매끄러운 정도를 균형 있게 조정하는 값이 필요하다. 즉, 우수한 회귀분석 모델이란 적당한 가중치 λ에 대해서, S(λ)를 최소로 하는 함수이다.This is not possible, however, because a higher order polynomial is required to reduce the sum of squares of the residuals. In this case, the smoothness value is increased, and a lower order polynomial is required to reduce the smoothness value, but the residual sum of squares is It becomes bigger. Therefore, a value is needed to balance the goodness of fit and smoothness. In other words, an excellent regression model is a function that minimizes S (λ) with respect to the appropriate weight λ.

S(λ)는 다음과 같이 계산된다.S (λ) is calculated as follows.

Figure 112009034799072-pat00006
Figure 112009034799072-pat00006

여기서, 가중치 λ는 잔차 제곱합과 매끄러운 정도의 균형을 나타내는 값으로, 이를 평활 계수(smoothing parameter, bandwidth)라고 부른다. 이러한 λ를 찾는 과정을 본 발명에서는 4중 검증 방법에 기반한 격자 탐색법을 사용한다. 4중 검증 방법에 기반한 격자 탐색법에 대한 자세한 설명은 도 5와 도 6에 도시되어 있다. Here, the weight λ is a value representing a balance between the residual sum of squares and the smoothness, which is called a smoothing parameter (bandwidth). In the present invention, the process of finding such λ uses a grid search method based on a quadratic verification method. A detailed description of the grid search method based on the quadratic verification method is illustrated in FIGS. 5 and 6.

우선, 4중 검증 방법은 학습용 데이터를 4등분하여, 3등분의 데이터를 이용하여 자기상관 회귀분석 모델을 만든 다음, 나머지 데이터를 이용하여 모델을 검증하는 방법을 서로 다른 조합으로 반복하는 것이다. 이렇게 하면 총 4번의 검증이 수행된다. 이 중에서 자기상관 회귀분석 모델을 만드는데 사용되는 3등분의 데이터는 학습용 데이터(Learning Data)라고 부르고, 만들어진 회귀분석 모델을 검증하는데 사용되는 1등분의 데이터는 시험용 데이터(Testing Data)라고 부른다. 그리고 각 검증 단계를 런(Run)이라고 부른다. 따라서 4중 검증 방법은 4번의 런을 수행하게 된다. First, the quadruple verification method is to divide the training data into quadrants, make an autocorrelation regression model using the data of the third portion, and then repeat the method of verifying the model using the remaining data in different combinations. This will perform a total of four verifications. Among these, the third data used to create the autocorrelation regression model is called learning data, and the first data used to verify the created regression model is called testing data. Each verification step is called a run. Therefore, the quad verification method performs four runs.

각 런마다 회귀분석 모델의 우수성을 나타내는 지표로는 입력 신호와 출력 신호 사이의 잔차의 제곱합(Square Sum of Residuals; SSR)을 이용한다. 자기상관 회귀분석 모델에서는 입력 신호와 출력 신호가 동일하게 구성되기 때문에, 입력 신호와 출력 신호가 정확하게 일치한다면 잔차가 0 이 된다. 이런 경우는 잔차의 제곱합(SSR)이 0이 된다. 회귀모델을 만들 때 사용한 데이터와 다른 데이터가 입력되더라도 정상적인 설비에서 취득된 데이터가 입력되면 잔차는 평균적으로 0을 유지하게 되고, 일정한 크기의 표준편차를 가지고 랜덤하게 등락을 하게 된다. 이러한 거동은 정규분포를 따르게 되면, 이러한 경우에도 잔차의 제곱합(SSR)은 평균적으로 0이 된다. 적절치 않은 회귀분석 모델은 잔차가 정규분포를 따르지 않거나 잔차의 평균이 0에서 벗어나게 된다. 따라서 잔차의 제곱합(SSR)은 0에서 벗어나게 된다. 그러므로 회귀모델에서 적절한 평활 계수(λ)를 선택하게 되면 잔차의 제곱합(SSR)이 최소화 될 것이다. For each run, we use the Square Sum of Residuals (SSR) as an indicator of the superiority of the regression model. In the autocorrelation regression model, since the input signal and the output signal are configured identically, the residual becomes zero if the input signal and the output signal match exactly. In this case, the sum of squares of the residuals (SSR) is zero. Even if the data obtained from the regression model is different from the data used to generate the regression model, if the data obtained from the normal equipment is input, the residuals remain on average on average, and they fluctuate randomly with a standard deviation of a certain size. If this behavior follows a normal distribution, then even in this case, the sum of squares of the residuals (SSR) is on average zero. Inadequate regression models lead to residuals that do not follow a normal distribution or that the mean of the residuals deviates from zero. Therefore, the sum of squares of the residuals (SSR) is out of zero. Therefore, selecting the appropriate smoothing factor (λ) in the regression model will minimize the sum of squares of the residuals (SSR).

본 발명에서는 잔차의 제곱합(SSR)을 최소화하는 최적의 평활 계수(λ)를 찾는 방법에 대한 특별한 요건은 없으나 실용적인 점을 부각하여, 격자 탐색법을 수행하여 찾도록 한다. 격자 탐색법은 평활 계수(λ)를 적당히 작은 값, 예컨대 λmin=0.01와 적당히 큰 값, 예컨대 λmax=100으로 정하고 이를 M 등분하여 평활 계수(λ)를 정한다. 각 평활 계수(λ)에 대하여 4중 검증방법을 수행하고, 가장 작은 잔차의 제곱합(SSR)을 보인 평활 계수(λ)를 최적화된 평활 계수(λ)로 간주한다. 보다 정확한 평활 계수(λ)를 찾기 위해서는 가장 작은 잔차의 제곱합(SSR)을 보인 연속된 두 개의 평활 계수(λ)를 다시 λmin과 λmax로 정하고 이를 M 등분한 다음, 각 평활 계수(λ)에 대하여 4중 검증방법을 수행한다. 이와 같이 격자 탐색법을 중첩하여 사용하는 방법을 중첩된 격자 탐색법(Nested Grid Search Method)이라 한다. 중첩된 격자 탐색법에 대해서는 도 6에서 개념을 보여주고 있다. In the present invention, there is no particular requirement for a method of finding an optimal smoothing coefficient (λ) for minimizing the sum of squares of the residuals (SSR), but the practical point is highlighted, and the grid search method is performed. The lattice search method sets the smoothing coefficient λ to a moderately small value, for example, λmin = 0.01 and a moderately large value, for example, λmax = 100, and divides it by M to determine the smoothing coefficient λ. A quadrature verification method is performed for each smoothing coefficient [lambda], and the smoothing coefficient [lambda] showing the smallest sum of squares (SSR) is regarded as an optimized smoothing coefficient [lambda]. To find a more accurate smoothing coefficient (λ), set two consecutive smoothing coefficients (λ) with the smallest sums of squares (SSR) again as λmin and λmax, divide them by M, and for each smoothing coefficient (λ) Perform a four-factor verification method. The method of overlapping the grid search method is called a nested grid search method. The overlapping grid search method is illustrated in FIG. 6.

Figure 112009034799072-pat00007
Figure 112009034799072-pat00007

여기서, SSRλ는 평활 계수(λ)에 대한 각 런의 잔차 제곱합(SSR)이고, k는 런의 개수이고, Xik는 k번째 런에서의 입력 신호값이고, X'ik 는 k번째 런에서의 출력 신호값이다. Where SSR λ is the sum of squared residuals (SSR) of each run with respect to the smoothing coefficient (λ), k is the number of runs, X ik is the input signal value at the kth run, and X ' ik is at the kth run Is the output signal value of.

Figure 112009034799072-pat00008
Figure 112009034799072-pat00008

여기에서, λm은 중첩된 격자 탐색법에서 m번째 평활계수이고, λmin은 예상되는 가장 작은 평활 계수이고, λmax는 예상되는 가장 큰 평활계수이고, M은 λ min와 λmax 사이의 격자 개수이다.Is the mth smoothing coefficient in the superimposed lattice search, λmin is the smallest expected smoothing coefficient, λmax is the largest expected smoothing coefficient, and M is the number of lattice between λmin and λmax.

최적의 평활 계수(λ)를 찾는 것을 마지막으로 학습용 데이터 모델링을 완료한 뒤에 학습모드는 종료된다(S19). 최종적인 학습모드의 결과물로는 학습용 데이터와 최적의 평활 계수(λ)를 이용한 자기상관 회귀분석 모델이 된다. 학습모드를 수행하는 주기는 대상이 되는 시스템의 상황에 따라 달라진다. 주로 대규모 설비 교체나 대규모 계획예방정지 등을 통해 시스템 내 변수들의 상관관계가 변화했을 가능성이 있을 때 수행된다.After finally finding the optimal smoothing coefficient λ, the learning mode ends (S19). The final learning mode result is an autocorrelation regression model using the training data and the optimal smoothing coefficient (λ). The frequency of performing the learning mode depends on the situation of the target system. This is usually done when there is a possibility that the correlations between variables in the system may have changed, such as through large plant replacements or large planned outages.

실행모드를 단계적으로 설명하면 다음과 같다.The execution mode is described step by step as follows.

실행모드에서는 학습모드에서 준비된 데이터의 범위를 넘지 않는 운전 조건에서 얻어진 데이터가 입력되는 경우에 대해서만 수행되며, 그렇지 않은 상태가 되면 사용자에게 출력 결과의 신뢰성이 떨어진다는 경보를 발생하거나 자동적으로 계산이 우회되도록 한다.In run mode, it is executed only when the data obtained under the operating condition is not exceeded the range of data prepared in the learning mode.If not, the user is alerted that the output result is not reliable or the calculation is automatically bypassed. Be sure to

먼저, 실행모드에서 사용하는 운전 데이터는 기본적으로 학습용 데이터를 준비하는 것과 유사한 전처리 단계를 거친 후에 입력된다(S21). 상기한 운전 데이터는 산업설비가 일상적인 운전이 되는 조건으로부터 얻어진 것으로서, 외부 조건(대기 온도, 압력, 습도, 냉각수가 필요한 경우 해수 또는 강수 온도 등), 투입 연료의 특성, 운전 범위, 그리고 시스템의 경년열화 또는 성능저하 현상 등의 다양한 조합에서의 데이터를 준비한다. 감시 대상이 되는 산업설비에 설치된 측정 장비를 통하여 온/오프라인 방법으로 측정할 수 있는 모든 변수 또는 일부 변수를 운전 데이터로 취급한다.First, the operation data used in the execution mode is input after undergoing a preprocessing step similar to basically preparing the training data (S21). The above operating data are obtained from the conditions under which the industrial equipment is in normal operation.The external conditions (air temperature, pressure, humidity, sea water or precipitation temperature if cooling water is required), the characteristics of the fuel injected, the operating range and Prepare data in various combinations, such as aging or degradation. All or some of the variables that can be measured on or off-line through the measuring equipment installed in the industrial facilities to be monitored are treated as operational data.

상기한 운전 데이터는 학습용 데이터에서 특이점을 제거하는 것과 동일한 방법으로 특이점을 제거한다(S22). 만일, 운전 데이터를 기본적인 신호처리가 수행되고 있는 데이터베이스에서 취득하였다면, 이미 특이점이 제거되었을 것으로 간주한다. 운전 데이터를 신호처리가 충분히 수행되고 있지 않은 데이터베이스 또는 센서로부터 직접 얻었다면 적절한 특이점 제거 방법을 활용하여야 한다. 특이점의 대표적인 사례로는 ‘Bad Input’과 같이 아예 데이터가 입력되지 않음으로써 발생하는 문제점과, ‘Out of Range’와 같이 데이터가 입력은 되지만 일시적으로 정상적인 범위를 훨씬 넘어서는 정도로 크거나 작은 경우가 해당된다. 이러한 데이터가 발생한 경우에는 그 시점에서 취득된 모든 변수의 데이터를 다음의 조건에 따라서 동시에 제거함으로써 운전 데이터의 신뢰도를 높인다.The driving data removes the singularity in the same manner as removing the singularity from the training data (S22). If operation data were obtained from a database where basic signal processing is being performed, it is assumed that the singularity has already been removed. If operational data is obtained directly from a database or sensor that is not performing sufficient signal processing, appropriate outlier removal methods should be used. Representative examples of singularity include problems caused by no data being entered at all, such as 'bad input', and cases where data is input like 'out of range' but is temporarily larger or smaller than well beyond the normal range. do. If such data are generated, the reliability of the operation data is increased by simultaneously removing the data of all variables acquired at that time under the following conditions.

if xL≤xi≤xU then xi 승인, otherwise xi 삭제if x L ≤x i ≤x U then x i OK, otherwise remove x i

여기서, xi는 i번째로 측정된 데이터 값, xL은 변수 x의 정상적인 하한값, xU은 변수 x의 정상적인 상한값이다.Where x i is the i-th measured data value, x L is the normal lower limit of the variable x, and x U is the normal upper limit of the variable x.

이어서, 운전 데이터의 경우에도 학습용 데이터와 마찬가지로 평균값을 취한다(S23). 산업설비의 동적 특성과 운전 데이터를 취득하는 시스템의 시간 간격을 고려하여 평균값을 취하는 간격을 결정한다. 운전 데이터도 학습용 데이터를 준비할 때 사용하였던 평균값 구간과 동일한 구간을 적용한다. Next, in the case of driving data, an average value is taken as in the learning data (S23). Considering the dynamic characteristics of the industrial equipment and the time interval of the system for acquiring the operating data, the interval to take the average value is determined. The driving data also applies the same interval as the average value interval used when preparing the training data.

Figure 112009034799072-pat00009
Figure 112009034799072-pat00009

여기서, Xj는 운전 데이터의 샘플링 구간 기준으로 j번째 값이고, xi는 데이터 수집 간격 기준으로 i번째 값이고, N은 운전 데이터의 샘플링 구간 내에 데이터 수집 간격의 횟수이다.Here, X j is the j th value based on the sampling interval of the driving data, x i is the i th value based on the data collection interval, and N is the number of data collection intervals within the sampling interval of the driving data.

운전 데이터에 대해서도 학습용 데이터와 같이 신호 필터링 작업을 수행할 수는 있다. 그러나 실행모드에서는 신호별 불확실성을 감안하여 최종적으로 사용자에게 결과를 보여주는 단계를 포함하기 때문에, 필터링 작업을 하지 않더라도 전체 감시 시스템의 신뢰도에 영향을 주지 않는다. 또한 필터링을 위해서는 일정 기간 동안의 데이터가 축적되어 있어야 하는데, 이는 실제 실행모드에서는 적절치 않은 경우가 많다. 따라서 신호 필터링은 실행모드에서는 제외한다. Signal filtering may be performed on the driving data like the training data. However, the execution mode includes the step of finally presenting the result to the user in consideration of the uncertainty of each signal, so that even without filtering, it does not affect the reliability of the entire monitoring system. In addition, filtering requires data to accumulate over a period of time, which is often not appropriate in actual execution mode. Therefore, signal filtering is excluded in run mode.

다음에, 학습용 데이터를 준비할 때 사용한 동적 샘플링 윈도우(Dynamic Sampling Window)를 이용하여 운전 데이터의 샘플링을 수행한다(S24). 동적 샘플링 윈도우를 통해 수집된 데이터는 시간 지연에 따른 상관관계의 손실분을 제거할 수 있다.Next, operation data is sampled using a dynamic sampling window used to prepare training data (S24). Data collected through the dynamic sampling window can eliminate the loss of correlation over time delay.

이어서, 각 그룹별로 구분된 신호에 대하여 자기상관 회귀분석 모델을 적용한다(S25). 운전 데이터를 회귀분석 모델에 적용하는 과정은 학습용 데이터를 검증하는데 적용하는 방법과 동일하다. 운전 데이터를 회귀분석 모델의 입력 신호를 넣으면, 회귀분석 모델은 자기상관 회귀분석을 수행하여 출력 신호를 발생하게 된다. 잔차는 그룹 내에 속한 모든 변수에 대하여 각각 계산되며, 최종적으로 사용자에게 설비의 공정 여유도를 알려주는 정보가 된다.Subsequently, an autocorrelation regression model is applied to the signals classified by each group (S25). The process of applying the driving data to the regression model is the same as the method used to verify the training data. When the driving data is input to the regression model, the regression model performs autocorrelation regression to generate an output signal. Residuals are calculated for all variables in the group, finally providing information to the user about the process margin of the plant.

공정 여유도는 실제 측정된 값에 신뢰구간을 조합하여 결정된다. 본 발명에서 신뢰구간은 두 가지 요소의 결합된 형태이다. 첫 번째는 자기상환 회귀분석 모델에서 계산된 잔차이며, 두 번째는 센서부터 사용자 인터페이스까지 신호 값이 도달하는데 있어서의 모든 불확실성이다. 시스템 내에서 발생하는 모든 불확실성은 두 가지 요소에 일부씩 포함되어 있으나, 첫 번째 요소인 잔차는 시스템 내부의 물리적인 현상과 관련된 바이어스와 랜덤 불확실성을 주로 담고 있으며, 두 번째 요소인 신호 불확실성은 측정 시스템과 관련된 바이어스와 랜덤 불확실성을 주로 담고 있다.The process margin is determined by combining the confidence interval with the actual measured value. The confidence interval in the present invention is a combined form of two elements. The first is the residual calculated in the autoregressive regression model, and the second is all the uncertainty in the arrival of signal values from the sensor to the user interface. All of the uncertainties that occur within the system are included in some of the two components, but the first component, residuals, mainly contains bias and random uncertainties associated with the physical phenomena within the system. The second component, signal uncertainty, is the measurement system. It mainly contains biases and random uncertainties associated with

Figure 112009034799072-pat00010
Figure 112009034799072-pat00010

여기에서, PMCIip는 변수 p의 i번째 시점에서의 공정여유도 신뢰구간(Process Margin Confidence Interval)이고, eip는 변수 p의 i번째 시점에서의 잔차이고, Ep는 변수 p의 신호 불확실성이다. Where PMCI ip is the Process Margin Confidence Interval at i-th point of variable p, e ip is the residual at i-th point of variable p, and E p is the signal uncertainty of variable p .

Figure 112009034799072-pat00011
Figure 112009034799072-pat00011

여기에서, Ep는 변수 p의 신호 불확실성이고, uj는 변수 p가 측정되는 것과 관련된 모든 요소에서 발생할 수 있는 불확실성 요인으로서 바이어스와 랜덤 불확실성을 포함한다.Where E p is the signal uncertainty of the variable p, and u j includes bias and random uncertainty as uncertainty factors that can occur in all factors associated with the variable p being measured.

다음에, 입력된 신호에 공정 여유도 신뢰구간을 조합(Xi±PMCIi))하여 사용자 인터페이스로 출력한다(S26). 입력된 신호 중에서 일부는 산업설비의 정지 설정 치에 연동된 신호가 있을 수 있다. 사용자는 이와 같은 중요 신호에 대하여 측정된 값과 공정 여유도를 포함한 값을 동시에 확인할 수 있으므로, 산업설비의 운전 상태가 어떠한지에 대하여 쉽게 인지할 수 있다. 설정치로부터 동일한 여유도를 갖는 신호라 할지라도 공정 여유도 폭이 넓은 것은 그만큼 시스템 운전 상태에 있어 불확실성이 커졌음을 의미하며, 공정 여유도 폭이 좁다는 것은 시스템 운전 상태가 불확실성이 없이 명확함을 알 수 있다. 공정 여유도의 폭이 설정치에 다다르게 되면 적기 경보를 발생시킴으로써 사용자가 적절한 운전 및 정비를 준비할 수 있게 된다.Next, a process margin confidence interval (X i ± PMCI i ) is combined with the input signal and output to the user interface (S26). Some of the input signals may be signals linked to the stop set point of the industrial facility. The user can check the measured value and the value including the process margin for the important signal at the same time, so that the user can easily recognize the operating condition of the industrial equipment. Even if the signal has the same margin from the set value, the wider process margin means that the uncertainty is increased in the system operation state, and the narrow process margin means that the system operation state is clear without uncertainty. Can be. When the width of the process margin reaches the set point, a timely alarm is triggered to prepare the user for proper operation and maintenance.

도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법의 동작 흐름도이다.1 is an operation flowchart of a dynamic monitoring and timely alarming method for a process margin of an industrial facility according to an embodiment of the present invention.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법의 동적 샘플링 윈도우의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a dynamic sampling window of the dynamic monitoring and timely alarming method for the process margin of the industrial equipment according to an embodiment of the present invention.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법의 상관관계에 의한 무감독 그룹핑을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating unsupervised grouping by a correlation between a dynamic monitoring and a timely alarming method for a process margin of an industrial facility according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법의 자기상관 회귀분석 모델의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of an autocorrelation regression model of a dynamic monitoring and timely alarming method for the process margin of an industrial facility according to an embodiment of the present invention.

도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법의 4중 검증방법의 개념도이다.5 is a conceptual diagram of a quadruple verification method of the dynamic monitoring and timely alarming method for the process margin of the industrial equipment according to an embodiment of the present invention.

도 6은 이 발명의 일실시예에 따른 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법의 중첩된 격자 탐색법에 의한 최적 평활계수를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an optimal smoothing coefficient by a superimposed grid search method of a dynamic monitoring and timely warning method for a process margin of an industrial facility according to an exemplary embodiment of the present invention.

Claims (12)

'실행모드'에서 사용할 데이터와 통계적 학습 모델링을 수행하게 되는 공정인 ‘학습모드’와, 상기한 '학습모드'에서 준비된 데이터 및 모델링 결과물과 주기적으로 입력되는 운전 데이터를 이용하여 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보를 수행하는 공정인 '실행모드’를 포함하여 이루어지며,'Learning mode', which is a process to perform statistical learning modeling and data to be used in 'execution mode', and data prepared in the 'learning mode' and modeling results and operation data which are input periodically, Including 'run mode', which is a process that performs dynamic monitoring and timely alarming, 상기한 학습모드는, The learning mode described above, 학습용 데이터를 입력하는 단계와, Inputting training data, 상기한 학습용 데이터로부터 통계처리에 있어 문제의 소지가 높은 특이점(outlier)을 제거하는 단계와, Removing outliers, which are problematic in statistical processing, from the learning data; 학습용 데이터를 평균화하는 단계와, Averaging the training data; 학습용 데이터를 필터링하는 단계와, Filtering the training data; 교차상관분석(Cross Correlation)을 하는 단계와, Cross-correlation, 동적 샘플링 윈도우(Dynamic Sampling Window)를 적용하는 단계와, Applying a dynamic sampling window; 상관관계 분석 및 그룹핑을 하는 단계와, Performing correlation analysis and grouping, 실행모드에서 사용할 예측 모델을 만들기 위하여 회귀분석을 수행하고 각 그룹별 학습용 데이터를 4중 검증하는 단계와, Performing regression analysis and performing quadruple verification of training data for each group to create a predictive model for use in execution mode; 최적의 평활 계수(λ)를 찾는 것을 마지막으로 학습용 데이터 모델링을 완료한 뒤에 학습모드를 종료하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.Finding the optimum smoothing coefficient (λ), and finally the step of completing the learning mode after completing the training data modeling, characterized in that the dynamic monitoring and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기한 특이점 제거는 다음과 같은 수식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.Dynamic singularity and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment, characterized in that the removal of the singular point is performed by the following formula. if xL≤xi≤xU then xi 승인, otherwise xi 삭제if x L ≤x i ≤x U then x i OK, otherwise remove x i 여기서, xi는 i번째로 측정된 데이터 값, xL은 변수 x의 정상적인 하한값, xU은 변수 x의 정상적인 상한값이다.Where x i is the i-th measured data value, x L is the normal lower limit of the variable x, and x U is the normal upper limit of the variable x. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기한 학습용 데이터 평균화는 다음과 같은 수식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.Dynamic learning and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment, characterized in that the averaging for the learning data is performed by the following equation.
Figure 112010052245979-pat00012
Figure 112010052245979-pat00012
여기서, Xj는 학습용 데이터의 샘플링 구간 기준으로 j번째 값이고, xi는 데이터 수집 간격 기준으로 i번째 값이고, N은 학습용 데이터의 샘플링 구간 내에 데이터 수집 간격의 횟수이다.Here, X j is the j th value based on the sampling interval of the training data, x i is the i th value based on the data collection interval, and N is the number of data collection intervals within the sampling interval of the training data.
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기한 교차상관분석(Cross Correlation)은 다음과 같은 수식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.The cross-correlation method is a dynamic monitoring and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment, characterized in that performed by the following formula.
Figure 112010052245979-pat00013
Figure 112010052245979-pat00013
여기에서, rXY는 변수 X와 Y사이의 시간 지연 d에서의 교차상관계수이고, Xi는 학습용 데이터의 샘플링 구간 기준으로 i번째 값이고, Yi는 학습용 데이터의 샘플링 구간 기준으로 i번째 값이고(단 X와 다른 변수), μX는 변수 X에 대한 평균이고, μY는 변수 Y에 대한 평균이고, N는 학습용 데이터의 샘플링 구간 내에 데이터 수집 간격의 횟수이고, d는 시간 지연으로서 0, 1, 2, ..., N-1 이고, i는 0, 1, 2, ..., N-1 이다.Here, r XY is the cross-correlation coefficient in the time delay d between the variables X and Y, Xi is the i-th value based on the sampling interval of the training data, Yi is the i-th value based on the sampling interval of the training data ( with the proviso that X and other variables), μ X is the average of the variables X, μ Y is the average of the variables Y, N is the number of times of the data collection interval in the sampling interval of the learning data, d is a time delay of 0, 1 , 2, ..., N-1, and i is 0, 1, 2, ..., N-1.
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기한 상관관계 분석은 다음과 같은 수식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.The correlation analysis is a dynamic monitoring and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment, characterized in that performed by the following formula.
Figure 112010052245979-pat00014
Figure 112010052245979-pat00014
여기에서, ρXY 는 변수 X와 Y 사이의 상관계수이고, Xi는 학습용 데이터의 샘플링 구간 기준으로 i번째 값이고, Yi는 학습용 데이터의 샘플링 구간 기준으로 i번째 값이고(단 X와 다른 변수), μX는 변수 X에 대한 평균이고, μY는 변수 Y에 대한 평균이고, σX 는 변수 X에 대한 표준편차이고, σY 는 변수 Y에 대한 표준편차이고, N은 학습용 데이터의 샘플링 구간 내의 데이터 수집 간격의 횟수이다. Where ρ XY is the correlation coefficient between variables X and Y, Xi is the i-th value based on the sampling interval of the training data, and Yi is the i-th value based on the sampling interval of the training data (variable from X) , μ X is the mean for variable X, μ Y is the mean for variable Y, σ X is the standard deviation for variable X, σ Y is the standard deviation for variable Y, and N is the sampling interval of the training data. The number of data collection intervals within.
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기한 회귀분석은 다음과 같은 수식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.The regression analysis is a dynamic monitoring and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment, characterized in that performed by the following formula.
Figure 112010052245979-pat00015
Figure 112010052245979-pat00015
여기서, λ는 잔차 제곱합과 매끄러운 정도의 균형을 나타내는 값으로, 평활 계수(smoothing parameter, bandwidth)이다. Here, lambda is a value representing a balance between the residual sum of squares and the smoothness, and is a smoothing parameter (bandwidth).
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기한 4중 검증방법은 다음과 같은 수식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.The quadruple verification method is a dynamic monitoring and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment, characterized in that performed by the following formula.
Figure 112010052245979-pat00016
Figure 112010052245979-pat00016
여기서, SSRλ는 평활 계수(λ)에 대한 각 런의 잔차 제곱합(SSR)이고, k는 런의 개수이고, Xik는 k번째 런에서의 입력 신호값이고, X'ik 는 k번째 런에서의 출력 신호값이다. Where SSR λ is the sum of squared residuals (SSR) of each run with respect to the smoothing coefficient (λ), k is the number of runs, X ik is the input signal value at the kth run, and X ' ik is at the kth run Is the output signal value of.
Figure 112010052245979-pat00017
Figure 112010052245979-pat00017
여기에서, λm은 중첩된 격자 탐색법에서 m번째 평활계수이고, λmin은 예상되는 가장 작은 평활 계수이고, λmax는 예상되는 가장 큰 평활계수이고, M은 λmin와 λmax 사이의 격자 개수이다.Is the mth smoothing coefficient in the superimposed lattice search, λmin is the smallest expected smoothing coefficient, λmax is the largest expected smoothing coefficient, and M is the number of lattice between λmin and λmax.
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기한 실행모드는, The execution mode described above is 운전 데이터를 입력하는 단계와, Inputting driving data; 상기한 운전 데이터로부터 통계처리에 있어 문제의 소지가 높은 특이점을 제거하는 단계와, Removing the singular point which is highly problematic in statistical processing from the driving data; 운전 데이터의 평균값을 취하는 단계와, Taking an average value of the driving data, 동적 샘플링 윈도우(Dynamic Sampling Window)를 이용하여 운전 데이터의 샘플링을 수행하는 단계와, Sampling the operation data using a dynamic sampling window; 각 그룹별로 구분된 신호에 대하여 자기상관 회귀분석 모델을 적용하여 공정 여유도 신뢰구간을 계산하는 단계와, Calculating a process margin confidence interval by applying an autocorrelation regression model to the signals classified by each group; 입력된 신호에 공정 여유도 신뢰구간을 조합(Xi±PMCIi))하여 사용자 인터페이스로 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.And combining the process margin confidence interval with the input signal (X i ± PMCI i )) and outputting it to the user interface. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기한 특이점 제거는 다음과 같은 수식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.Dynamic singularity and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment, characterized in that the removal of the singular point is performed by the following formula. if xL≤xi≤xU then xi 승인, otherwise xi 삭제if x L ≤x i ≤x U then x i OK, otherwise remove x i 여기서, xi는 i번째로 측정된 데이터 값, xL은 변수 x의 정상적인 하한값, xU은 변수 x의 정상적인 상한값이다.Where x i is the i-th measured data value, x L is the normal lower limit of the variable x, and x U is the normal upper limit of the variable x. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기한 학습용 데이터 평균화는 다음과 같은 수식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.Dynamic learning and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment, characterized in that the averaging for the learning data is performed by the following equation.
Figure 112009034799072-pat00018
Figure 112009034799072-pat00018
여기서, Xj는 운전 데이터의 샘플링 구간 기준으로 j번째 값이고, xi는 데이 터 수집 간격 기준으로 i번째 값이고, N은 운전 데이터의 샘플링 구간 내에 데이터 수집 간격의 횟수이다.Here, X j is the j th value based on the sampling interval of the driving data, x i is the i th value based on the data collection interval, and N is the number of data collection intervals within the sampling interval of the driving data.
제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기한 공정 여유도 신뢰구간은 다음과 같은 수식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 산업설비의 공정 여유도에 대한 동적 감시 및 적시 경보 방법.The process margin confidence interval is a dynamic monitoring and timely alarm method for the process margin of the industrial equipment, characterized in that determined by the following equation.
Figure 112009034799072-pat00019
Figure 112009034799072-pat00019
여기에서, PMCIip는 변수 p의 i번째 시점에서의 공정여유도 신뢰구간(Process Margin Confidence Interval)이고, eip는 변수 p의 i번째 시점에서의 잔차이고, Ep는 변수 p의 신호 불확실성이다. Where PMCI ip is the Process Margin Confidence Interval at i-th point of variable p, e ip is the residual at i-th point of variable p, and E p is the signal uncertainty of variable p .
Figure 112009034799072-pat00020
Figure 112009034799072-pat00020
여기에서, Ep는 변수 p의 신호 불확실성이고, uj는 변수 p가 측정되는 것과 관련된 모든 요소에서 발생할 수 있는 불확실성 요인으로서 바이어스와 랜덤 불확실성을 포함한다.Where E p is the signal uncertainty of the variable p, and u j includes bias and random uncertainty as uncertainty factors that can occur in all factors associated with the variable p being measured.
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