一种燃气轮机的排序异常检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于燃气轮机设备技术领域，具体涉及一种燃气轮机的排序异常检测系统。该系统的数据接口模块用以从燃气轮机的监测软件中获取监测数据；数据预处理模块首先将n个监测数据排列为，进而标准化为及过滤数据中的噪声，最终获得平滑后的数据；特征抽取模块计算的变化特征，并对进行离散化获得，并将中的各个值用字母进行替换，替换后的结果为；排序模块对用BWT变换的算法进行排序，结果记为；异常评定模块取中段里后的数据点，在中查找所取数据点对应在中的位置，此即为异常数据点。本发明计算资源需求小，具有较低的时间和空间代价；采用频度方式表达的异常数据点，有很强的可说明性。
【专利说明】
一种燃气轮机的排序异常检测系统
[0001 ]
技术领域： 本发明属于燃气轮机设备技术领域，具体涉及一种燃气轮机的排序异常检测系统。
[0002]
【背景技术】： 燃气轮机作为一种重要的巨型动力机械，具有结构紧凑、运行平稳、热效率较高等特 点，应用范围越发广泛。现实中对燃气轮机的安全可靠的工作要求很高，在燃气轮机日常的 工作情况下，对机组的健康情况进行分析监测，对可能出现的各种异常情况进行分析检测， 可避免或以便于及时处理燃机的大型故障。目前，所有燃气轮机厂商在轮机上都加装了较 多的传感器以监测轮机的工作状态。监测记录的数据信息(如燃机转速、进出口温度等），对 轮机的运行保障具有重大的意义和使用价值。但传感器采集的数据信息量庞大，噪声也较 多，数据质量不高。同时传感器的数量繁多，而一般预判断的分析强度都很大，对所有传感 器的信息进行预识别的计算和分析负荷极大，分析效率很低，而且误判度会很高。从而，为 有效对燃气轮机等重型工业设备的海量的高度复杂的系统信息的健康监测和故障预判，需 同时结合轮机对象的本质特征以及数据处理的各先进技术加以实施。
[0003]
【发明内容】
： 本发明为了解决目前燃气轮机的传感器采集的数据信息量庞大、数据质量不高、传感 器的分析效率低、误判度高的问题，提供一种燃气轮机数据的排序异常检测系统及方法，可 以大规模地推广和使用。
[0004] 本发明采用的技术方案为：一种燃气轮机的排序异常检测系统，该检测系统包括 数据接口模块、数据预处理模块、特征抽取模块、排序模块及异常评定模块。
[0005] 该检测系统的检测方法如下： 步骤一、通过数据接口模块以从燃气轮机的监测软件中获取监测数据 所述监测数据为齿轮箱振动、发电机DEX振动、发电机DEY振动、发电机EEX振动、发电机 EEY振动、燃气发生器转速、发电机总实际功率、3#轴承Y振动、3#轴承对辰动、2#轴承Y振动、 2#轴承)(振动、1#轴承Y振动、1#轴承)(振动、排气平均温度、0度方向的排气温度、30度方向的 排气温度、60度方向的排气温度、90度方向的排气温度、120度方向的排气温度、150度方向 的排气温度、180度方向的排气温度、210度方向的排气温度、240度方向的排气温度、270度 方向的排气温度、300度方向的排气温度、330度方向的排气温度或空气进口温度中的一种 或几种，默认预设值压缩容差系数e为0.1，异常比例系数r为0.2%; 步骤二、通过数据预处理模块对数据进行预处理 (1)、将n个监测数据排列为X =彳，(1),42)，'(3)"......功}，其中i表示监测数据的种 类数，4表示第i类监测数据的序列，n表示采样时间点的个数，ACn)表示第i类监测数据在 第n个采样时间的值；
(3)、过滤数据中的噪声，获得平滑后的数据名，石=0^0),乃⑵,乃(％......,J〇(#；：; 芄表示第i类监测数据平滑后的序列，乃表示第i类监测数据在第n个采样时间间隔的平 滑后的值； 步骤三、通过特征抽取模块抽取数据特征 (1 )、计算芬的变化特征；，
，其 中_的序列长度为; (2)、对名进行离散化为4,具体为按1〇段划分为离散化空间的区间，对应的4⑴的取 值如下，其中
⑶、按福玲中数字出现的频度将篇符号化，即⑩t^趨為其 中执n...，奸，将4中的各个值用字母进行替换，替换后的结果即作为特征序列另； 步骤四、通过排序模块对特征序列进行排序 对巧用BWT变换的算法进行排序，得到的排序结果序列记为乌，磚中的各数据点在务 中的位置记录记为_; 步骤五、通过异常评定模块对异常进行评定 (1) 、根据异常比例系数，为〇.2%，取龟中::硬段里后(納的数据点，其中胪表 示6中的字母； (2) 、在$中查找步骤九所取数据点对应在；中的位置，此即为异常数据点，输出异常 数据点。
[0006]所述的步骤二中过滤X1,数据中的噪声的方法为:对A'数据序列采用基于斜率的 旋转门压缩算法进行处理。
[0007]所述的步骤三中将名中的各个值用字母进行替换的具体方法为:&〇)最大的值 所对应的/，替换为A; 士(_/)第二的值所对应的/，替换为B; J)第三的值所对应的』， 替换为(：；&(_；)第四的值所对应的_/，替换为D;~(J)第五的值所对应的:/，替换为E; 第六的值所对应的J，替换为；％U第七的值所对应的/，替换为G; 第八的值 所对应的/，替换为H; &( J)第九的值所对应的:/，替换为I; &( J)第十的值所对应的i，替 换为J。
[0008] 本发明的有益效果:本发明基于燃气轮机的内在特性，提出一种结合信息频度的 排序的异常检测方法，处理中基于斜率进行数据平滑，计算资源需求小，具有较低的时间和 空间代价，采用频度方式表达的异常数据点，有很强的可说明性，在领域专家进行理解分析 时有更强的接受度。此异常检测方式在现实中更具实用价值。
[0009]
【附图说明】： 图1是本发明的模块组成及处理步骤的流程框图。
[0010]
【具体实施方式】： 参照图1，一种燃气轮机的排序异常检测系统，该检测系统包括数据接口模块、数据预 处理模块、特征抽取模块、排序模块及异常评定模块。
[0011] 该检测系统的检测方法如下： 步骤一、通过数据接口模块以从燃气轮机的监测软件中获取监测数据 所述监测数据为齿轮箱振动、发电机DEX振动、发电机DEY振动、发电机EEX振动、发电机 EEY振动、燃气发生器转速、发电机总实际功率、3#轴承Y振动、3#轴承对辰动、2#轴承Y振动、 2#轴承)(振动、1#轴承Y振动、1#轴承)(振动、排气平均温度、0度方向的排气温度、30度方向的 排气温度、60度方向的排气温度、90度方向的排气温度、120度方向的排气温度、150度方向 的排气温度、180度方向的排气温度、210度方向的排气温度、240度方向的排气温度、270度 方向的排气温度、300度方向的排气温度、330度方向的排气温度或空气进口温度中的一种 或几种，默认预设值压缩容差系数e为0.1，异常比例系数r为0.2%; 步骤二、通过数据预处理模块对数据进行预处理 (1)、将n个监测数据排列为名丨(:病)s喊，其中^ 类数，；表示第i类监测数据的序列，n表示采样时间点的个数，表示第i类监测数据在 第n个采样时间的值；
(3)、过滤A数据中的噪声，获得平滑后的数据芬，耳=:(輕沿)通⑶…- ; 芩表示第i类监测数据平滑后的序列，表示第i类监测数据在第n个采样时间间隔的平 滑后的值； 步骤三、通过特征抽取模块抽取数据特征 (1) 、计算:霉的变化特征卷， :考g凝0,為(1焉凝化!I雖玲~ 中_的序列长度为iJ-l:; (2) 、对4进行离散化为具体为按1〇段划分为离散化空间的区间，对应的4⑴的取 值如下，其中代-I]:
(3)、按40)中数字出现的频度将_符号化，即:^ulE為中出现的:总汝数，其 中j = {Ca2_9)，将名中的各个值用字母进行替换，替换后的结果即作为特征序列另； 步骤四、通过排序模块对特征序列进行排序 对$用BWT变换的算法进行排序，得到的排序结果序列记为碎，辑中的各数据点在A； 中的位置记录记为 步骤五、通过异常评定模块对异常进行评定 (1) 、根据异常比例系数r为0.2%，取每中ir段里后_的数据点，其中:F表示 句中的字母； (2) 、在巧中查找步骤九所取数据点对应在A；中的位置，此即为异常数据点，输出异常 数据点。
[0012] 所述的步骤二中过滤兄数据中的噪声的方法为:对X1』数据序列采用基于斜率的 旋转门压缩算法进行处理。
[0013] 所述的步骤三中将名中的各个值用字母进行替换的具体方法为最大的值 所对应的:/，替换为A; &(J)第二的值所对应的/，替换为B; 第三的值所对应的，替 换为C; iG)第四的值所对应的/，替换为第五的值所对应的，替换为E; &.〇) 第六的值所对应的J，替换为；士〇)第七的值所对应的，替换为G; 第八的值所对 应的:/，替换为H; &(J)第九的值所对应的j，替换为I; ^(J)第十的值所对应的/，替换为 J〇
【主权项】
1. 一种燃气轮机的排序异常检测系统，其特征在于:该检测系统包括数据接口模块、数 据预处理模块、特征抽取模块、排序模块及异常评定模块。2. 根据权利要求1所述的一种燃气轮机的排序异常检测系统，其特征在于:该检测系统 的检测方法如下： 步骤一、通过数据接口模块以从燃气轮机的监测软件中获取监测数据 所述监测数据为齿轮箱振动、发电机DEX振动、发电机DEY振动、发电机EEX振动、发电机 EEY振动、燃气发生器转速、发电机总实际功率、3#轴承Y振动、3#轴承对辰动、2#轴承Y振动、 2#轴承)(振动、1#轴承Y振动、1#轴承)(振动、排气平均温度、0度方向的排气温度、30度方向的 排气温度、60度方向的排气温度、90度方向的排气温度、120度方向的排气温度、150度方向 的排气温度、180度方向的排气温度、210度方向的排气温度、240度方向的排气温度、270度 方向的排气温度、300度方向的排气温度、330度方向的排气温度或空气进口温度中的一种 或几种，默认预设值压缩容差系数e为0.1，异常比例系数r为0.2%; 步骤二、通过数据预处理模块对数据进行预处理 (1)、将n个监测数据排列为名={碎1)，勾7),私3),......,与〇)}，其中i表示监测数据的种 类数，黑表示第i类监测数据的序列，n表示采样时间点的个数，巧化)表示第i类监测数据在 第n个采样时间的值；(3)、过滤巧数据中的噪声，获得平滑后的数据客，在=切取城获芯翻」对離 表示第i类监测数据平滑后的序列，刀U)表示第i类监测数据在第n个采样时间间隔的平滑 后的值； 步骤三、通过特征抽取模块抽取数据特征 (1) 、计算苍的变化特征戽，其中 名的序列长度为 (2) 、对；进行离散化为名，具体为按10段划分为离散化空间的区间，对应的均(/)的取 值如下，其中括详歇幻：(3)、按约斑中数字出现的频度将4符号化，即备(及^一耐中_现^总_轉，其 中y=:(〇A2,...，坶，将名中的各个值用字母进行替换，替换后的结果即作为特征序列巧:； 步骤四、通过排序模块对特征序列进行排序 对名用BWT变换的算法进行排序，得到的排序结果序列记为硌，句中的各数据点在名中 的位置记录记为 步骤五、通过异常评定模块对异常进行评定 (1) 、根据异常比例系数，为0.2%，取塔中胪段里后的数据点，其中使表示 4中的字母； (2) 、在中查找步骤九所取数据点对应在名中的位置，此即为异常数据点，输出异常 数据点。3. 根据权利要求2所述的一种燃气轮机的排序异常检测系统，其特征在于:所述的步骤 二中过滤数据中的噪声的方法为:对数据序列采用基于斜率的旋转门压缩算法进行 处理。4. 根据权利要求2所述的一种燃气轮机的排序异常检测系统，其特征在于:所述的步骤 三中将名中的各个值用字母进行替换的具体方法为：&.C/)最大的值所对应的/，替换为 第二的值所对应的J，替换为B;|G)第三的值所对应的J，替换为C;第四 的值所对应的/，替换为D ;&(_；)第五的值所对应的』，替换为E ;&(_；)第六的值所对应的 /，替换为；&(_；)第七的值所对应的，替换为G; &〇)第八的值所对应的』，替换为H; &〇)第九的值所对应的J，替换为I; 第十的值所对应的/，替换为J。
【文档编号】G01M15/14GK106053089SQ201610697983
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月22日
【发明人】王伟影, 徐志强, 崔宝, 唐瑞
【申请人】中国船舶重工集团公司第七 三研究所