技术文摘专栏

基于滑动窗的RPLS在线校正模型在橡胶混炼质量控制过程中的应用 【摘要】：在传统偏最小二乘法（PLS）建模的基础上,采用滑动窗方法,用递推偏最小二乘法（RPLS）根据在线数据自适应调整PLS混炼模型的结构和参数,建立橡胶混炼质量控制的RPLS在线校正模型。仿真与试验结果显示,     

过程监控分析系统PDA在高线设备的应用

本文根据安钢高线机组过程数据监控分析系统PDA(Process Data Access)的应用情况,描述了过程数据监控分析系统的软硬件结构及基本功能,并以具体的故障实例分析了过程数据监控分析系统在高速线材生产实际中的应用情况与必要性。     

基于CANopen协议的船舶采集监控系统设计

在对CANopen(Control Area Network Open)应用层协议通信机理研究分析的基础上,设计上位杌为监控功能下位机为采集模块的船舶监控系统.以CANopen协议中的过程数据对象(PDO)完成船舱液位和压力的实时通信和监控,运用Labview软件编写了船舶监控系统的主界面,完成了发送和接收子程序的开发,模块具有较强的可移植性.设计的监控系统在船舶监控自动化领域有广阔的应用前景.     

产品并行开发过程监控系统的研究与实现

并行工程的本质特点是产品数据─开发过程—资源─组织的集成，其目标是对产品生命周期中的共享数据进行全局管理与控制。根据这种需要，本文研究了并行工程过程管理系统中产品并行开发过程的监控系统，指出了产品开发过程监控应包括资源监控、产品数据监控及开发流程监控。提出了以产品数据管理（ＰＤＭ）为支撑平台，由数据采集与反馈器、分析器和监控信息报告器组成的监控系统体系结构并开发了原型系统。该系统已用于８６３／ＣＩＭＳ重大关键技术攻关项目“并行工程”的实施中。     

基于相对变换PLS的故障检测方法

针对偏最小二乘方法(partial least squares,PLS)在无量纲标准化处理后导致的特征值大小近似相等,难以获得代表性的潜变量等问题,提出了一种基于相对变换PLS( relative-transformation PLS,RTPLS)的故障检测方法.该方法引入马氏距离相对变换理论,通过计算采样数据之间的马氏距离,将原始空间数据变换到相对空间.然后在相对空间进行PLS分解,提取有代表性的潜变量,建立故障检测模型,实现采样数据的在线检测.通过对TE (Tennessee Eastman)过程故障和轧钢机系统力传感器故障的仿真实验验证了所提出方法的有效性和实用性.理论分析和仿真实验均表明,基于RTPLS的故障检测方法能有效地消除量纲的影响,提取具有更大的变化度和代表性的隐变量,增加故障检测的精度和实时性.     

航天热处理系统用状态监控数据分发技术研究

作为航天火箭发动机生产制造中的重要组成部分,传统热处理设备的单台、单点监控系统逐渐升级为集散控制系统,随着状态监控节点以及设备种类的不断增多,上层应用软件的开发难度逐渐增大,其维护成本也大大增加.针对原有的分布式多节点监控系统进行有关研究,提出了一种基于数据分发服务(DDS)的热处理集散控制监控系统的设计方案,实现了状态监控系统的域设计,完成主题创建、配置服务质量(QoS)、主题发布、主题订阅等4个方面的应用,真正实现了在航天产业中,热处理集散控制系统的状态监控系统的数据分发功能.     

施工机械机群通用现场/远程监控系统的研究

目前施工企业的工程机械机群大多来自于不同的厂商,设备的内置专用控制器数据接口大部分为私有,从而导致这些设备无法实现通用远程/现场监控.针对这一问题,提出了基于外置式PAC(Programmable Automation Controller)的通用B/C/S(Browser/Server,Client/Server)综合模式下的工程机械监控系统平台.PAC实时采集运动构件的惯性数据和设备中的数字/模拟量传感器信号,并完成数据传输功能.软件平台完成了现场监控和远程监控的系统架构,并实现了影响服务器端速度和成本的关键技术:断点续传技术、数据压缩与还原算法.系统在盾构机监控中进行了应用与验证.     

基于MODBUS协议的煤层气管道SCADA系统的实现

为了节省传输过程中人员劳作带来的繁琐和低效问题,设计SCADA(数据采集与监视控制系统)系统。传统的调度系统,采用的设备规格型号不一,且没有相应的管道监测监控系统,导致数据传输无法统一管理,给生产调度、产业运营造成了一定的困难。针对此问题,对传统的调度系统进行了改造,通过MODBUS通讯协议的方式,实现了数据的统一传输和反馈,即SCADA系统。     

基于三维CAD的三维CAPP系统

针对二维CAPP(Computer Aided Process Planning)中存在的工艺数据更新困难和工序模型无法利用设计模型直接生成的问题,建立了一种基于三维CAD(Computer Aided Design)的CAPP系统。在三维CAD平台上利用参数化特征造型技术,以工艺模型为核心,无需中间环节,实现了三维CAD和三维CAPP系统之间的数据传递,进而解决了工艺数据更新和工序模型生成等问题。该系统目前已被国内某航空企业采用,提高了其工艺编制效率。     

TDLAS技术在烯烃生产过程中的多组分检测应用

烯烃工业生产过程中的多组分在线检测是对其工业过程有效控制、提高处理装置综合效益的重要手段。本文以在线检测烯烃裂解炉的清焦过程生成的一氧化碳和二氧化碳为应用案例,采用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)作为分析平台进行多组分分析。针对清焦过程,设计了检测0~5%量程CO和CO_2的模拟实验。对气体含量随机分布的19组数据分别采用多变量最小二乘算法(CLS)、单组分偏最小二乘算法(PLS1)和多组分偏最小二乘算法(PLS2)进行建模和评估。在后续的多组分交叉干扰实验和CO_2的扩展量程准确性测试实验中,PLS1模型的最大误差小于±0.05%,PLS2的小于±0.10%,CLS的小于±0.20%。因此,TDLAS技术结合PLS1算法在实现化工过程中的多组分在线检测时具有先进性。     

基于改进RPCA的某型发射机自适应监测新方法

提出一种改进的基于数据块更新的递归主元分析(recursive principal component analysis,RPCA)方法,对具有慢时变和多变量等特性的某型舰空导弹武器雷达发射机工作过程进行自适应监测.该方法在协方差矩阵的特征值分解中引入低秩奇异值分解递归方法,实现负荷矩阵和特征值矩阵的递归计算;制定了均值、方差的更新策略;给出一种基于指数加权的控制限递归算法以提高RPCA的健壮性.实验证明该方法能自适应地跟踪过程时变并实时监测故障,同时有效地降低误警率.     

基于小波变阈值去噪递推偏最小二乘的加工质量预测方法

为准确预测在噪声干扰下的加工质量,基于小波去噪和递推偏最小二乘方法,提出了小波变阈值去噪递推偏最小二乘方法.该方法针对小波硬软阈值去噪的不足,利用小波多尺度去噪,建立了变阈值计算公式,基于两小波域的维纳滤波,实现在偏最小二乘建模前对噪声的小波多尺度变阈值处理;同时,针对递推偏最小二乘算法中的"数据饱和"现象,基于滑动窗口的原理,通过引入折息因子控制遗忘程度,构建了多调节参数的递推偏最小二乘算法.通过该方法构建了加工质量预测模型,进行加工质量的预测,最后,结合具体实例分析,验证了该方法的有效性.     

An improved PCA method with application to boiler leak detection

Principal component analysis (PCA) is a popular fault detection technique. It has been widely used in process industries, especially in the chemical industry. In industrial applications, achieving a sensitive system capable of detecting incipient faults, which maintains the false alarm rate to a minimum, is a crucial issue. Although a lot of research has been focused on these issues for PCA-based fault detection and diagnosis methods, sensitivity of the fault detection scheme versus false alarm rate continues to be an important issue. In this paper, an improved PCA method is proposed to address this problem. In this method, a new data preprocessing scheme and a new fault detection scheme designed for Hotelling's T2 as well as the squared prediction error are developed. A dynamic PCA model is also developed for boiler leak detection. This new method is applied to boiler water/steam leak detection with real data from Syncrude Canada's utility plant in Fort McMurray, Canada. Our results demonstrate that the proposed method can effectively reduce false alarm rate, provide effective and correct leak alarms, and give early warning to operators.     

基于管道状态关联分析的泵机组故障诊断方法研究

在对现场泵机组和管道过程参数进行综合监测的基础上,提出了一种基于管道状态耦合分析的泵机组设故障监测方法,该方法包括了泵机组的异常捕捉技术、相关管道的实时状态识别以及基于耦合作用的故障判别。现场应用结果证明,该方法能够快速有效的实现机组故障检测和识别,与传统的方法相比大大降低了系统的误报警率。     

小批量产品生产过程统计质量控制模型研究

在分析研究现有小批量统计质量控制相关理论的基础上,基于贝叶斯原理,提出了一种综合解决小批量生产过程质量控制的建模方法,此方法在保证第一类错误较小的前提下有效地减小第二类错误的发生,即在误发警报率尽量小的前提下减小漏发警报的发生。     

小批量产品生产过程统计质量控制模型研究

在分析研究现有小批量统计质量控制相关理论的基础上,基于贝叶斯原理,提出了一种综合解决小批量生产过程质量控制的建模方法,此方法在保证第一类错误较小的前提下有效地减小第二类错误的发生,即在误发警报率尽量小的前提下减小漏发警报的发生。     

质量相关的回转窑故障诊断

针对水泥烧制过程工艺复杂,各变量数据之间存在强耦合关系的特点,提出了偏最小二乘(partial least squares,PLS)算法结合贡献图分析的方法,应用到回转窑系统中进行故障诊断。该文选取质量变量,建立过程变量和质量变量之间的回归关系,构建PLS模型实现通过过程变量数据对质量变量数据的预测。设置一定置信度的控制限,对超过控制限的故障进行报警。通过相对贡献图方法找出对故障贡献最大的变量,分析故障原因。仿真结果表明,该方法可以及时检测到影响水泥品质的故障并确定故障原因。     

A method to remove chattering alarms using median filters

Chattering alarms are the most found nuisance alarms that will probably reduce the usability and result in a confidence crisis of alarm systems for industrial plants. This paper addresses the chattering alarm reduction using median filters. Two rules are formulated to design the window size of median filters. If the alarm probability is estimated using process data, one rule is based on the probability of alarms to satisfy some requirements on the false alarm rate, or missed alarm rate. If there are only historical alarm data available, the other rule is based on percentage reduction of chattering alarms using alarm duration distribution. Experimental results for industrial cases testify that the proposed method is effective.     

基于改进深度卷积网络的铁路入侵行人分类算法

异物侵入铁路限界严重影响行车安全,识别铁路限界内的人员侵入对保证铁路运营安全具有重要意义。由于既有铁路图像异物侵入检测系统只能检测报警图像,无法区分是人员侵入的正确报警还是光线干扰导致的误报警,为了降低上述误报警,本文建立了铁路异物侵限报警样本的训练集和测试集,提出了将改进的深度卷积网络提取的高层Alex特征和HOG特征相结合并用于深度卷积网络模型训练的分类算法。首先引入了改进的AlexNet深度卷积神经网络模型,提取了自动学习的Alex高层特征,然后将其与HOG特征相结合形成Alex-HOG组合特征,最后利用组合特征对分类网络进行训练。铁路异物侵限报警测试样本库的实验表明,该方法对1 498张测试样本图像的识别准确率高达98.46%,时间为3.78s,实时性和准确率均有较大提高,对降低系统误报率具有重大意义。     

Adaptive PCA based fault diagnosis scheme in imperial smelting process

In this paper, an adaptive fault detection scheme based on a recursive principal component analysis (PCA) is proposed to deal with the problem of false alarm due to normal process changes in real process. Our further study is also dedicated to develop a fault isolation approach based on Generalized Likelihood Ratio (GLR) test and Singular Value Decomposition (SVD) which is one of general techniques of PCA, on which the off-set and scaling fault can be easily isolated with explicit off-set fault direction and scaling fault classification. The identification of off-set and scaling fault is also applied. The complete scheme of PCA-based fault diagnosis procedure is proposed. The proposed scheme is first applied to Imperial Smelting Process, and the results show that the proposed strategies can be able to mitigate false alarms and isolate faults efficiently.