基于分布式计算的工业系统性能监测方案

1、基于分布式计算的工业系统性能监测 技术创新 变革未来汇报提纲引言 基于分布式计算的性能监测方法 案例分析 总结与展望引言 大规模工业过程Source: 复杂性:分布式的子系统测量变量多（高维）冗余传感器少Source: www. PH2PH3PH1E1E2E3E4FT3FT2FT1传感器 (S):阀门泵温度传感器流量传感器执行器:过程故障执行器故障传感器故障基于数据驱动的性能监测数据采集操作变量流量压力温度离线数据 在线数据引言 输入 输出过程残差生成残差评估阈值评估函数0: 发生故障则: 正常(决策逻辑)残差量过程模型解析模型 (难以得到或者代价高)数据驱动方法(离线数据)如何构建过程模型?

2、测量变量与估计变量的差值残差残差定义离线训练: 构建过程模型和阈值设定在线监测: 残差生成与残差评估两个应用步骤引言 性能监测基础基本思想:减少数据集的维数，同时保持数据集中的对方差贡献最大的特征Principal component analysis (PCA，主元分析) Partial least squares (PLS，偏最小二乘)基本思想: 寻找测量变量与质量变量之间的回归关系测量变量残差部分:PCA主元部分:测量变量:质量变量:PLS: 与质量相关部分 : 与质量不相关部分 回归模型引言 常用多变量分析方法引言CCA算法CCA典型相关变量:典型相关系数:Canonical corr

3、elation analysis (CCA,典型相关分析)给定找到 使得他们满足 “the most closed correlation”.基本想法 引言残差信号引言残差信号检测发生在 u 子空间故障 检测发生在 y 子空间故障 残差信号:应用步骤: 残差生成统计量阈值设定决策逻辑离线训练采集训练数据集 U 和 Y；利用CCA算法得到如下参数引言 基于CCA的监测方法引言 大规模工业过程监测：研究现状及研究动机Centralized process monitoring Existing distributed process monitoringProposed distributed p

4、rocess monitoringFusion center(基于分布式计算的性能监测方法) Process汇报提纲引言 基于分布式计算的性能监测方法 案例分析 总结与展望基于分布式计算的性能监测 什么是分布式计算？分布式计算（Distributed computing）研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。百度百科 () 什么是分布式计算？SETIHome项目： 下载程序分析射电望远镜 所收到的讯号，来搜索地 球外的生命迹象基于分布式计算的性能监测 focus 计算机科学通信控制分

5、布式计算基于分布式计算的性能监测 典型分布式场景传感器网络大规模工业系统 Dimitri P. Bertsekas and John N. Tsitisklis. Some aspects of parallel and distributed iterative algorithms - A survey, Automatica, 27(1):3-21, 1991.基于分布式计算的性能监测给定找到 使得他们满足 “the most closed correlation”.Centralized CCA ProcessDistributed process monitoring conside

6、rs interaction with subprocesses 基于分布式计算的性能监测考虑Distributed CCA 其中找到 假设有 基于分布式计算的性能监测构造残差 检测子系统故障利用当前子系统采集数据 (the local data),并结合从其它邻近子系统传来“数据” （传输成本低）Process基于分布式计算的性能监测求解优化问题 Alternating optimization (AO)基于分布式计算的性能监测 求解算法S1S2S3基于分布式计算的性能监测 求解算法S4S5S6S7S1S2S3S4S5S6S7基于分布式计算的性能监测汇报提纲引言 基于分布式计算的性能监测方法 案例分析 总结与展望案例分析Tennessee Eastman (TE)过程稳态运行 相关参数图1 TE过程流程图每次训练2000测试样本9601443385114总变量52案例分析表1 TE过程21类故障相应的故障检测率 (FDR)案例分析表2 TE过程21类故障相应的检测延迟 (DD)案例分析图2 Node1的故障2检测结果图3 Node2的故障2检测结果图4 Node3的故障2检测结果图5 Node4的故障2检测结果汇报提纲引言 基于分布式计算的过程监测