本發(fā)明涉及裝置運(yùn)行監(jiān)測，具體是指一種煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法是一種系統(tǒng)化的手段，用于對煙氣脫硝裝置在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析、處理和監(jiān)測，以檢測裝置是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)、輕度異常狀態(tài)或嚴(yán)重異常狀態(tài)。其目標(biāo)是通過對運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控和異常檢測，保證脫硝裝置的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。但是一般煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法存在對實(shí)際工況中復(fù)雜擾動(dòng)的適應(yīng)性不足，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測的準(zhǔn)確性差的問題；一般煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法存在無法準(zhǔn)確反映工況變化的影響，對異常偏差的敏感性差，對偏差動(dòng)態(tài)變化考慮不足，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測效果差的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法及系統(tǒng)，針對一般煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法存在對實(shí)際工況中復(fù)雜擾動(dòng)的適應(yīng)性不足，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測的準(zhǔn)確性差的問題，本方案通過引入lévy噪聲描述突變擾動(dòng)，引入高斯噪聲描述連續(xù)性擾動(dòng)，增強(qiáng)對實(shí)際工況中復(fù)雜擾動(dòng)的適應(yīng)性，進(jìn)而提高最終煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測的準(zhǔn)確性；針對一般煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法存在無法準(zhǔn)確反映工況變化的影響，對異常偏差的敏感性差，對偏差動(dòng)態(tài)變化考慮不足，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測效果差的問題，本方案基于動(dòng)態(tài)增益提高對大偏差的快速調(diào)節(jié)能力，同時(shí)抑制小偏差的過度調(diào)整，增強(qiáng)對異常偏差的響應(yīng)能力；基于非線性項(xiàng)精確針對不同異常程度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，全面考慮時(shí)滯和累積影響，更好地處理復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境；并通過動(dòng)態(tài)調(diào)整收斂時(shí)間，得到更高的監(jiān)測靈敏度，提高煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測效果。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：本發(fā)明提供的一種煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法，該方法包括以下步驟：

3、步驟s1：數(shù)據(jù)采集；

4、步驟s2：數(shù)據(jù)預(yù)處理；

5、步驟s3：建立煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型；

6、步驟s4：煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測。

7、進(jìn)一步地，在步驟s1中，所述數(shù)據(jù)采集是采集歷史煙氣脫硝裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)；所述歷史煙氣脫硝裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)包括煙氣特性數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間和裝置運(yùn)行狀況；將裝置運(yùn)行狀況作為數(shù)據(jù)標(biāo)簽；所述裝置運(yùn)行狀況包括正常運(yùn)行、輕度異常運(yùn)行和嚴(yán)重異常運(yùn)行。

8、進(jìn)一步地，在步驟s2中，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理是對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)化處理和擾動(dòng)修正；所述數(shù)據(jù)清洗是對缺失值和重復(fù)值處理；所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為向量形式；所述標(biāo)準(zhǔn)化處理是基于最大最小歸一化法隨數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化；所述擾動(dòng)修正是由于環(huán)境溫度和壓力在實(shí)際煙氣脫硝運(yùn)行中具有隨機(jī)性，因此對環(huán)境壓力和環(huán)境溫度引入突變擾動(dòng)修正和連續(xù)性擾動(dòng)修正，表示為：；；其中，和是標(biāo)準(zhǔn)化處理后的歷史環(huán)境壓力和溫度；和是引入擾動(dòng)修正后的環(huán)境壓力和環(huán)境溫度；是lévy強(qiáng)度系數(shù)；是lévy過程的增量，用于描述真實(shí)環(huán)境中的突變特性；是高斯噪聲強(qiáng)度；n(0,1)是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，用于模擬連續(xù)擾動(dòng)。

9、進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述建立煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型是對預(yù)處理后的歷史煙氣脫硝裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體包括以下步驟：

10、步驟s31：構(gòu)建煙氣脫硝動(dòng)態(tài)子模型；使用隨機(jī)細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)模型，結(jié)合非線性激勵(lì)函數(shù)和反饋控制策略，描述煙氣脫硝裝置各參數(shù)隨時(shí)間的演化，將運(yùn)行參數(shù)的典型值作為理想運(yùn)行數(shù)據(jù)，理想運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的偏差作為監(jiān)測參數(shù)偏差；煙氣脫硝動(dòng)態(tài)子模型表示如下：

11、；式中，和分別是第i個(gè)和第j個(gè)監(jiān)測參數(shù)變量的偏差，t是運(yùn)行時(shí)間；l是總監(jiān)測參數(shù)變量數(shù)量；是偏差變化率；是衰減系數(shù)；、、和是耦合權(quán)重，表示參數(shù)之間的相互影響強(qiáng)度；f(·)是非線性激勵(lì)函數(shù)，選取tanh函數(shù)；是時(shí)滯延遲；是反饋控制器；是lévy噪聲；、γ和是動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)，用于模擬工況變化的影響；

12、步驟s32：設(shè)計(jì)反饋控制策略；基于煙氣脫硝的異常特性，設(shè)計(jì)非線性反饋控制器；所用公式如下：

13、；

14、；

15、式中，是線性反饋增益；、和是非線性控制參數(shù)，用于調(diào)節(jié)不同非線性反饋項(xiàng)的權(quán)重；和是增益系數(shù)；p和q分別是對輕度異常和嚴(yán)重異常的非線性抑制程度，其中p∈(0,1)，q>1；是增益調(diào)整系數(shù)；

16、步驟s33：同步判據(jù)；基于lévy噪聲下的同步判據(jù)，保證煙氣脫硝動(dòng)態(tài)子模型在固定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常與異常運(yùn)行狀態(tài)的同步切換，所用公式如下：

17、；

18、；

19、；

20、；

21、；

22、其中，是同步穩(wěn)定判據(jù)的閾值，用來確保煙氣脫硝動(dòng)態(tài)子模型在實(shí)際煙氣脫硝條件下穩(wěn)定工作；是噪聲強(qiáng)度參數(shù)；是時(shí)滯延遲對同步影響的修正系數(shù)；是控制器用于嚴(yán)重異常時(shí)的增益；和都是耦合權(quán)重參數(shù)，分別表示第j個(gè)監(jiān)測參數(shù)對第i個(gè)監(jiān)測參數(shù)的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系和第i個(gè)監(jiān)測參數(shù)對第j個(gè)監(jiān)測參數(shù)的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系；

23、步驟s34：計(jì)算收斂時(shí)間；計(jì)算煙氣脫硝動(dòng)態(tài)監(jiān)測模型達(dá)到同步的收斂時(shí)間，所用公式如下：

24、；

25、；

26、其中，是控制修正量；是調(diào)整系數(shù)；

27、步驟s35：運(yùn)行監(jiān)測；預(yù)先設(shè)有最大收斂時(shí)間t，當(dāng)時(shí)，判斷裝置運(yùn)行狀況為運(yùn)行正常；否則，若存在，則判斷裝置運(yùn)行狀況為輕度異常，否則判斷裝置運(yùn)行狀況為嚴(yán)重異常；是偏差閾值；

28、步驟s36：損失函數(shù)設(shè)計(jì)；構(gòu)建偏差收斂損失，表示為：；構(gòu)建同步性能損失，表示為：

29、；構(gòu)建分類準(zhǔn)確性損失，表示為：；得到煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型的損失函數(shù)，表示為；其中，n是樣本總數(shù)；c1是總類別；是第v個(gè)樣本的真實(shí)標(biāo)簽；是預(yù)測標(biāo)簽；c是類別索引；使用梯度下降算法更新煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型參數(shù)；

30、步驟s37：模型判定；對預(yù)處理后的歷史煙氣脫硝裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和測試集；當(dāng)煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型對訓(xùn)練集損失收斂時(shí)，煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型訓(xùn)練完成；預(yù)先設(shè)有預(yù)測閾值，當(dāng)訓(xùn)練完成的煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型對測試集的預(yù)測正確率高于預(yù)測閾值，煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型建立完成，否則基于粒子群搜索算法優(yōu)化初始煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型參數(shù)，并重新劃分?jǐn)?shù)據(jù)集訓(xùn)練。

31、進(jìn)一步地，在步驟s4中，所述煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測是基于建立完成的煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型，實(shí)時(shí)采集煙氣特性數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和運(yùn)行時(shí)間，經(jīng)預(yù)處理后輸入至煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型中，當(dāng)模型輸出的裝置運(yùn)行狀況為嚴(yán)重異常時(shí)，進(jìn)行預(yù)警處理。

32、本發(fā)明提供的一種煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型建立模塊和煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測模塊；

33、所述數(shù)據(jù)采集模塊采集歷史煙氣脫硝裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；

34、所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)化處理和擾動(dòng)修正；并將數(shù)據(jù)發(fā)送至煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型建立模塊；

35、所述煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型建立模塊通過構(gòu)建動(dòng)態(tài)監(jiān)測模型，結(jié)合非線性反饋控制策略、同步判據(jù)和收斂時(shí)間計(jì)算，對煙氣脫硝裝置運(yùn)行狀態(tài)的偏差進(jìn)行建模、控制和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)對裝置運(yùn)行狀態(tài)的精準(zhǔn)監(jiān)測；并將數(shù)據(jù)發(fā)送至煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測模塊；

36、所述煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測模塊基于建立完成的煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測模型對實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)測。

37、采用上述方案本發(fā)明取得的有益效果如下：

38、（1）針對一般煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法存在對實(shí)際工況中復(fù)雜擾動(dòng)的適應(yīng)性不足，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測的準(zhǔn)確性差的問題，本方案通過引入lévy噪聲描述突變擾動(dòng)，引入高斯噪聲描述連續(xù)性擾動(dòng)，增強(qiáng)對實(shí)際工況中復(fù)雜擾動(dòng)的適應(yīng)性，進(jìn)而提高最終煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

39、（2）針對一般煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測方法存在無法準(zhǔn)確反映工況變化的影響，對異常偏差的敏感性差，對偏差動(dòng)態(tài)變化考慮不足，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測效果差的問題，本方案基于動(dòng)態(tài)增益提高對大偏差的快速調(diào)節(jié)能力，同時(shí)抑制小偏差的過度調(diào)整，增強(qiáng)對異常偏差的響應(yīng)能力；基于非線性項(xiàng)精確針對不同異常程度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，全面考慮時(shí)滯和累積影響，更好地處理復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境；并通過動(dòng)態(tài)調(diào)整收斂時(shí)間，得到更高的監(jiān)測靈敏度，提高煙氣脫硝裝置異常監(jiān)測效果。