确定化学工厂中的操作点的系统的制作方法

本公开涉及用于确定化学工厂中的操作条件的系统、计算机实现方法和计算机程序元件。本公开进一步涉及用于控制和/监测化学工厂的系统、计算机实现方法和计算机程序元件。本公开进一步涉及用于注释化学工厂中的信号时间序列的方法、系统和计算机程序元件。

背景技术：

1、在化学生产工业中，大量的测量点分布在工厂上。这些测量点中的大多数生成信号时间序列数据。这些信号时间序列数据通常包含关于工厂的操作状态的有价值信息。因此，这些信号时间序列通常被存储为历史数据。原则上，这允许对信号时间序列数据进行回顾性分析。这种对信号时间序列数据的回顾性分析是冗长的。没有背景的数据携带不多的信息，因此需要对信号时间序列数据进行背景化以进一步评估。这可以手动完成。然而，当处理大量数据时，通常只有一小部分数据可以手动背景化。因此，有必要将化学工业中的信号时间序列数据背景化。

技术实现思路

1、在第一方面，公开一种用于确定化学工厂的操作状态、特别是处理组中的操作状态的计算机实现方法，

2、该方法包括以下步骤：

3、-提供与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据，

4、-基于与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据来确定与所述信号时间序列数据随时间的变化程度的度量相关联的相应信号时间序列分数，

5、-基于与所述信号时间序列数据随时间的变化程度的度量相关联的相应信号时间序列分数来确定所述操作状态，

6、-提供与化学工厂的操作状态相关联的适合于监测和/或控制化学工厂的数据。

7、在另一个方面，公开一种用于确定化学工厂的操作状态的系统，该系统包括：

8、-时间序列获取单元，其被配置为接收与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据，

9、-接通/断开分数单元，其被配置为基于与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据来确定与所述信号时间序列数据随时间的变化程度的度量相关联的相应信号时间序列分数，

10、-操作状态确定单元，其被配置为基于与所述信号时间序列数据随时间的变化程度的度量相关联的相应信号时间序列分数来确定所述操作状态，和输出单元，其被配置为提供与化学工厂的操作状态相关联的适合于监测和/或控制化学工厂的数据。

11、在另一个方面，公开一种用于确定化学工厂的操作状态的计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，当在计算环境的计算设备上执行时，该指令被配置为执行确定化学工厂的操作状态的方法的步骤。

12、在另一个方面，公开一种非暂时性计算机可读存储介质，该计算机可读存储媒体包括指令，该指令在由计算机执行时使计算机执行确定化学工厂的操作状态的方法的步骤。

13、在另一个方面，提出一种用于监测和/或控制化学工厂的方法，该方法包括以下步骤：接收与化学工厂的操作状态相关联的适合于监测和/或控制化学工厂的数据，并且基于接收到的数据，特别是当接收到的数据指示不稳定的操作状态时提供控制信号。

14、在另一个方面，公开一种用于监测和/或控制化学工厂的系统，该系统包括用于接收与化学工厂的操作状态相关联的数据的输入接口和输出接口，该输出接口用于基于接收到的数据，特别是在接收到的数据指示不稳定的操作状态时提供控制信号。

15、在另一个方面，公开一种用于监测和/或控制化学工厂的计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，当在计算环境的计算设备上执行时，该指令被配置为执行监测和/或控制化学工厂的方法的步骤。

16、在另一个方面，公开一种非暂时性计算机可读存储介质，该计算机可读存储媒体包括指令，该指令在由计算机执行时使计算机执行监测和/或控制化学工厂的方法的步骤。

17、在另一个方面，公开一种用于注释与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据的计算机实现方法，其包括以下步骤：接收与化学工厂的操作状态相关联的适合于监测和/或控制化学工厂的数据，如根据用于确定化学工厂的操作状态的方法所生成的，并将与工厂的操作状态相关联的数据与信号时间序列数据存储在一起。

18、在另一个方面，公开一种用于注释信号时间序列的系统，该系统包括：接收单元，其被配置为接收与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据，并接收与化学工厂的操作状态相关联的适合于监测和/或控制化学工厂的数据；存储单元，其被配置为将与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据与与化学工厂的操作状态相关联的适合于监测和/或控制化学工厂的数据存储在一起。

19、在另一个方面，公开一种用于注释信号时间序列的计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，当在计算环境的计算设备上执行时，该指令被配置为执行注释信号时间序列数据的步骤。

20、在另一个方面，公开一种非暂时性计算机可读存储介质，该计算机可读存储媒体包括指令，该指令在由计算机执行时使计算机执行注释信号时间序列数据的步骤的方法的步骤。

21、在一个方面，公开一种用于在化学生产工厂中将信号时间序列背景化的计算机实现方法，其包括以下步骤：利用处理设备

22、-任选地接收化学生产工厂中的至少一个测量点中的每个测量点的信号时间序列，

23、-为所述至少一个测量点中的每个测量点提供相应的工厂测量点信息，

24、-基于信号时间序列的随机属性，针对至少一个测量点中的每个测量点的信号时间序列中的每一个确定至少一个相应信号时间序列分数，

25、-生成带注释的信号时间序列，该带注释的信号时间序列包括：

26、ο化学生产工厂中的至少一个测量点中的每个测量点的信号时间序列，

27、ο针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个的所确定的至少一个相应信号时间序列分数，

28、ο针对所述至少一个测量点中的每个测量点的相应工厂测量点信息，

29、-基于至少一个确定的相应信号时间序列分数和相应簇分类器，将带注释的信号时间序列聚类成簇，

30、-基于所述聚类将操作状态归属于所述信号时间序列，

31、-提供背景化的信号时间序列，该背景化的信号时间序列包括：

32、ο一个或多个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列，

33、ο针对至少一个测量点中的每个测量点的所确定的至少一个相应信号时间序列分数，

34、ο针对所述至少一个测量点中的每个测量点的相应工厂测量点信息，

35、ο所归属的操作状态。

36、本文所描述的任何公开内容和实施方案涉及上面列出的方法、系统、处理设备、计算机程序产品，反之亦然。有利地，由任何实施方案和实例提供的益处同样适用于所有其他实施方案和实例，反之亦然。

37、如本文所用，“确定”还包括“启动或促使确定”，“生成”还包括“启动或促使生成”，“提供”还包括：“启动或促使确定、生成、选择、发送或接收”。“启动或促使执行动作”包括触发计算设备执行相应动作的任何处理信号。

38、在本公开的上下文中，“化学工厂”可以指基于化学工艺的任何制造设施，例如使用化学工艺将原料转化为产品。与离散制造相比，化学制造是基于连续或分批工艺。照此，化学工厂的监测和/或控制是依赖时间的，因此是基于大信号时间序列数据集。化学工厂可能包括超过1,000个测量点，每几秒钟产生多个测量数据点。这样的规模导致在用于控制和/或监测化学工厂的系统中要处理多个太字节的数据。小型化学工厂可能包括几千个测量点，每1至10秒产生多个数据点。为了进行比较，大型化学工厂可能包括几万个测量点，例如10,000至30,000，每1至10秒产生多个数据点。将这样的数据背景化会导致数百个千兆字节到多个太字节的处理。

39、化学工厂可以经由一个或多个化学过程来生产产品，该化学过程将原料经由一种或多种中间产品转化为产品。优选地，化学工厂提供生产产品的封装设施，该产品可以用作价值链中的下一步骤的原料。化学工厂可以是大型工厂，如石油和天然气设施、天然气净化厂、二氧化碳捕获设施、液化天然气(lng)工厂、炼油厂、石化设施或化工设施。例如，石油化学过程生产中的上游化学工厂包括从石脑油开始加工成乙烯和丙烯的蒸气裂解厂。然后可以将这些上游产品提供给进一步的化学工厂以获得下游产品，例如聚乙烯或聚丙烯，其可以再次用作获得进一步的下游产品的化学工厂的原料。化学工厂可用于制造离散产品。在一个实例中，一个化学工厂可用于制造聚氨酯泡沫的前体。这种前体可以提供给第二化学工厂，用于制造离散产品，例如包括聚氨酯泡沫的隔离板。

40、经由各种中间产品到最终产品的价值链生产可以分散在各种位置，或整合在一体化基地或化工园区。这样的一体化基地或化工园区包括相互连接的化学工厂网络，其中一个工厂制造的产品可以作为另一个工厂的原料。

41、化学工厂可能包括多种资产，例如换热器、反应器、泵、管道、蒸馏或吸收塔，仅列举它们中的一些。在化学工厂中，一些资产可能是关键的。关键资产是在中断时对工厂运营产生严重影响的那些。这可能会导致制造过程受到损害。可能导致产品质量下降或甚至生产停止。在最坏的情况下，这种破坏可能导致火灾、爆炸或有毒气体释放。因此，根据所涉及的化学过程和化学品，此类关键资产可能需要比其他资产更严格的监测和/或控制。监测和/或控制化学过程和资产的多个测量点。这样的测量点可以是行动者和传感器。这样的行动者或传感器可以提供工厂特定数据。工厂特定数据可以是例如与单个资产的操作状态、单个行动者的操作状态、化学品的组成或化学工艺的操作状态有关的过程或资产特定数据。具体而言，过程或资产特定数据包括以下数据类别中的一个或多个：

42、-过程操作数据，例如原料或中间产物的组成，

43、-过程监测数据，例如流量、材料温度、压力，

44、-资产操作数据，例如电流、电压，及

45、-资产监测数据，例如资产温度、资产压力、振动。

46、化学工厂可以包括一个或多个处理组。处理组可以是工厂中的一组单元操作，例如，在过程中执行宏观步骤。处理组可以包括单元操作。工厂中的处理组可以是化学工厂中共享相同操作状态的部分。特别地，处理组可以包括过程路线。

47、如本文所使用的，测量点的“聚集”可以理解为根据测量点的关系对测量点进行分组。这可能是一种技术关系。技术相关可以包括测量点可能属于哪个处理组的信息。

48、来自化学生产工厂中的至少一个测量点的工厂特定信号时间序列数据可以在处理设备处从存储介质接收。存储介质例如可以是易失性存储器、硬盘、云服务、数据库。工厂特定信号时间序列数据可以包括来自至少两个测量点中的至少一个测量点的实际值。测量点可能具有某种类型，这取决于它们是传感器还是行动者。测量点可以通过种类进行区分。测量点也可以通过类型进行区分。传感器的类型可以指所提供的信号时间序列数据的类型，例如温度测量。

49、操作状态是指工厂的操作状态，并且可以包括工厂中一个或多个处理组的操作状态。这些可以是工厂可以采用的状态和/或处理组可以采用的状态。下面描述突出的合适操作状态的一些实例。

50、合适的操作状态可以是接通状态，这可以指化学工厂正在运行的操作状态，例如生产。在更详细的层面上，接通状态可以指的是处理组在运行时的操作状态。操作状态可以指生产过程。

51、合适的操作状态可以是稳定状态，稳定状态可以是工厂在稳定条件下操作的状态。在更详细的层面上，稳定状态可以指在稳定条件下操作的处理组。稳定条件可以是其中过程在预定义规范内运行的条件。

52、合适的操作状态可以是断开状态，其可以是指工厂没有运行的状态。在更详细的层面上，断开状态可以指未运行的处理组。断开操作状态可以指没有生产过程的操作状态。这可能是由于维护造成的。

53、合适的操作状态可以是启动状态，启动状态可以是工厂正在启动并且已经处于接通状态但不处于稳定状态的状态。更详细地，处理组正在启动以运行过程，并且已经处于接通状态，但不处于稳定状态。

54、这可能是其中生产已经在运行，但产品的性能质量尚未达到规范，导致浪费的一种状态。

55、合适的操作状态可以是停机状态，停机状态可以是工厂正在停机但仍处于接通状态的状态。更详细地说，停机状态可以指正在停机但仍处于接通状态的处理组。这可能是其中生产仍在运行，但产品的性能质量尚未达到规范，导致浪费的一种状态。

56、合适的操作状态可以是事件状态，事件状态可以是工厂处于接通状态但不处于稳定状态从而经历事件的状态。在事件期间，工厂可能处于不稳定的状态。这可能是由于过程中或启动状态或停机状态期间的错误/故障造成的。

57、可能存在不同的事件类型，例如启动、停机和故障事件。

58、停机状态和启动状态可以是事件状态的子组，其中启动状态可以在断开状态之后，并且停机状态可以在断开状态之前。故障可以是事件态的子组并且可以在稳定状态之前和之后。

59、处理设备可以是处理器、处理器网络、包括一个或多个计算机(包括一个或多个处理器)的计算机网络、用于每个步骤的专用处理器。可以在一个处理设备或一组处理设备上执行一些或所有步骤。

60、本发明的目的是提供一种可靠和稳健的化学工厂的操作状态的确定。

61、使用分数允许独立于测量点数据的实际值来确定操作状态。为了便于说明，提供以下实例。温度传感器的阈值可以用于区分接通状态或断开状态。在断开状态下，温度传感器可以是环境温度。然而，在炎热的夏天，环境温度可能会超过将接通和断开状态区分的阈值。在这种情况下，将确定错误的操作状态。这是通过确定独立于实际值的接通/断开分数来避免的。

62、确定特定信号时间序列数据的至少一个相应信号时间序列分数的步骤提供抽象层。当提供来自多个测量点的信号时间序列数据时，这尤其有用。抽象层的优点是可以比较来自不同测量点的信号时间序列分数，或者可以对信号时间序列分数执行数学运算。例如，可以将来自从一种类型的测量点(例如，温度)生成的信号时间序列的信号时间序列分数相互比较，或者可以执行数学运算。

63、在一个实施方案中，与信号时间序列数据随时间变化程度的度量相关联的相应信号时间序列分数也可以被称为接通/断开分数。

64、针对至少一个测量点中的每个测量点的至少一个信号时间序列中的每一个确定至少一个相应信号时间序列分数可以理解为基于与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据来确定与所述信号时间序列数据随时间的变化程度的度量相关联的相应信号时间序列分数。

65、在一个实施方案中，基于与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据来确定与所述信号时间序列数据随时间的变化程度的度量相关联的相应信号时间序列分数可以包括确定波动性分数。波动性分数可以基于波动性。波动性描述信号时间序列随时间的变化程度。例如，在somarajan,siddarth&shankar,monica&sharma,tanmay&ramasamy,jeyanthi.(2019).modelling and analysis of volatility in signal time seriesdata:proceedings of icscsp 2018,volume 2.10.1007/978-981-13-3393-4_62中描述信号时间序列波动性的确定。波动性的优点是提供无量纲和尺度不变的分数。

66、在一个实施方案中，基于与化学工厂中的第一测量点相关联的信号时间序列数据来确定与所述信号时间序列数据随时间的变化程度的度量相关联的相应信号时间序列分数可以包括确定活动性分数。

67、在一个实施方案中，至少一个相应信号时间序列分数可以是活动性的。活动性与在特定时间段内在信号时间序列中具有唯一值的可能性相关联。活动性分数是基于接近零方差预测因子的概念。

68、波动性和活动性是可解释的分数，其允许对分数进行验证。

69、在一个实施方案中，该方法进一步包括确定波动性分数和活动性分数的步骤，并且基于与信号时间序列数据随时间的变化程度的度量相关联的相应信号时间序列分数来确定操作状态包括基于波动性和活动性分数来确定。这增加了确定的可靠性，因为考虑了两个独立的分数。

70、在一个实施方案中，针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个确定至少一个相应信号时间序列分数可以包括确定描述相对于信号时间序列的异常值的信号时间序列分数。

71、在一个方面，针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个确定至少一个相应信号时间序列分数可以包括确定活动性分数。

72、在一个实施方案中，该方法进一步包括：

73、-提供与化学工厂中的第二测量点相关联的信号时间序列数据，

74、-基于与第二测量点相关联的信号时间序列数据来确定与第二信号时间序列数据随时间的变化程度的度量相关联的接通/断开分数，

75、-并且其中确定操作状态包括基于第一时间序列数据和第二时间序列数据的接通/断开分数来确定所述操作状态。

76、基于从一个以上测量点提供的时间序列数据来确定操作状态增加了操作状态的确定的可靠性。这是重要的，因为工厂的监测和/或控制需要高可靠性。特别是在化学工厂中，过程控制的故障可能会导致危险情况。虽然公开了关于两个测量点的优点，但显然可以包括两个以上的测量点。

77、在一个实施方案中，为第一和第二测量点提供测量点信息，并且其中测量点信息包括技术关系指示符。

78、在一个实施方案中，确定操作状态是进一步基于技术关系指示符，特别地确定操作状态的步骤包括仅在技术关系指示符指示测量点在技术上相关、特别是属于一个处理组时，才基于第一信号时间序列数据和第二时间序列数据的接通/断开分数来确定操作状态。

79、技术上相关的信号时间序列数据可以共享相同的操作状态，例如接通/断开。这允许在确定化学工厂的操作状态，特别是处理组的操作状态时减少模糊性。在一个实例中，可以对技术上相关的各种测量点的操作状态进行平均，并且可以基于该平均值来确定操作状态。在其他实例中，测量点之间的多数投票可以另外用于确定操作状态。

80、在一个实施方案中，该方法包括基于传感器的技术关系聚集传感器的步骤。

81、在一个实施方案中，确定操作状态是基于接通/断开分数和相应簇分类器。

82、相应的簇标识符允许针对每个信号时间序列值明确地确定这是归属于接通状态还是断开状态。

83、用于基于接通/断开分数和相应分类器确定操作状态的相应簇分类器是接通/断开簇分类器。

84、在一个实施方案中，可以基于在两个不同的信号时间序列分数值周围变化的信号时间序列分数来对信号时间序列数据进行聚类。然后，这两个不同的信号时间序列分数值可以归属于相应处理组的接通或断开操作状态。这允许根据处理组的接通和断开操作状态，容易地标记工厂特定信号时间序列数据。在替代方案中，簇分类器可以是阈值，并且测量点的信号时间序列数据可以根据它们是高于还是低于阈值而被聚类。

85、在一个实施方案中，确定操作状态包括确定接通或断开状态。

86、在一个实施方案中，该方法可以进一步包括基于所确定的操作状态来分割时间序列数据的步骤。

87、在一个实施方案中，基于接通和/或断开状态来分割信号时间序列数据。

88、由此，接通状态和/或断开状态被及时排序。这提供简化的信息集，二进制状态表示需要更少的存储来保存。

89、在一个实施方案中，该方法进一步包括选择与接通状态相关联的信号时间序列数据，并确定所选信号时间序列的稳定性分数。

90、这减少了需要评估稳定性分数的数据量。这减少了所需的存储容量、内存容量和计算能力。此外，它允许确定与工厂的操作，特别是处理组的操作相关的稳定操作状态。处理组或处于断开状态的工厂的测量点将被视为稳定的操作条件。然而，这将是唯一稳定的断开。当将与断开状态相关的测量点与与接通状态相关的测量点分组时，这可能特别有问题。

91、在一个实施方案中，稳定性分数可以是至少一个相应信号时间序列分数。

92、稳定性分数可以基于与信号时间序列随时间变化的程度相关联的度量，换句话说，信号时间序列数据的信号值不取决于观察到信号序列时的时间。

93、在一个实施方案中，该方法进一步包括基于稳定性分数和相应簇分类器来确定稳定操作。

94、用于基于稳定性分数确定操作状态的相应簇分类器是稳定性簇分类器。

95、在一个实施方案中，可以基于在两个不同的信号时间序列分数值周围变化的稳定性分数来对信号时间序列数据进行聚类。然后，这两个不同的信号时间序列分数值可以归属于相应处理组的稳定或不稳定操作状态。这允许简单且可靠地识别工厂或处理组的稳定和不稳定操作状态。在替代方案中，稳定性簇分类器可以是阈值，并且测量点的信号时间序列数据可以根据它们是高于还是低于阈值而被聚类。

96、这使得能够容易且可靠地确定稳定操作状态和/或事件。

97、根据处理组的稳定和不稳定操作状态来区分工厂特定信号时间序列数据。

98、确定稳定性分数允许确定工厂的稳定操作状态。这是工厂所需的操作状态。稳定的操作条件对于一致的产品质量是强制性的，并且也与减少能源需求的过程条件有关。不稳定的操作条件可能指示事件。

99、在一个实施方案中，稳定性分数可以与异常性分数相关联。

100、异常性分数描述相对于标准信号的异常值。本领域已知用于确定异常性分数的各种方法(arima -g.e.p.box,g.m.jenkins:signal time series analysis:forecastingand control.holden-day,san francisco 1970；stl decomposition,cleveland,r.b.et.al.1990.stl:a seasonal t rend decomposition procedure based on loessjournal of official statistics 6(1):3-73)。另一种适用于确定异常性分数的方法是混合季节性极端学生化偏差测试(hsesd,automatic anomaly detection in thecloudvia statistical learningjordan hochenbaum et al.,arxiv:1704.07706v1,submitted on 24apr 2017)。

101、异常性分数的优点是提供无量纲和尺度不变的分数。异常性分数提供介于下限值和上限值之间的值。然后，这可以被标准化为0和1之间的任意值范围。标准化为0和1之间的值范围提高可比性。

102、在一个实施方案中，稳定性分数可以是平稳性分数。平稳性描述信号时间序列(倒不如说，生成信号时间序列的过程)的统计性质不会随时间变化。本领域已知用于确定信号时间序列平稳性的各种方法(例如，dickey,d.a.und w.a.fuller:distribution of theestimators for autoregressive signal time series with a unit root,journal ofthe american statistical association,1979,74,s.427-431；kwiatkowski,d.；phillips,p.c.b.；schmidt,p.；shin,y.(1992)."testing the null hypothesis ofstationarity against the alternative of a unit root".journal ofeconometrics.54(1-3):159-178.)。平稳性分数的优点是提供无量纲和尺度不变的分数。

103、平稳性分数可以提供介于下限值和上限值之间的值。然后，这可以被标准化为0和1之间的任意值范围。标准化为0和1之间的值范围提高可比性。

104、在一个实施方案中，该方法可以进一步包括提供与化学工厂的操作状态相关联的适合于监测和/或控制化学工厂的数据，包括与接通状态相关联数据，该方法进一步包括提供与工厂的稳定操作相关联的数据。

105、如上所述，需要稳定的操作条件，并且为了监测和控制，确定工厂是否处于稳定的操作状态是重要的。如果工厂处于稳定的操作状态，则监测可能足够，而如果出现不稳定的操作条件，则工厂可以启动停止，以防止工厂的危险情况。通过这种方式可以启用早期报警系统。提高化学工厂的安全性。

106、在一个实施方案中，该方法可以包括基于稳定性分数来确定事件的步骤。当稳定性分数指示不稳定的操作时，可以确定事件。

107、在一个实施方案中，确定操作状态可以包括根据先前的操作状态确定事件类型。这使得能够将操作状态如启动和停机阶段与故障事件区分开来。故障事件具有潜在的危险性。

108、在一个实施方案中，可以基于稳定的操作状态来确定工厂的稳定操作点。稳定操作点可以由来自测量点的信号时间序列来定义。确定稳定操作点对于化学工厂的高效运行至关重要，并且可能与产品质量密切相关。

109、在一个实施方案中，该方法可以进一步包括提供来自测量点的信号时间序列数据，并接收与化学工厂的操作状态相关联的适合于监测和/或控制化学工厂的数据，特别是从客户端设备提供并用客户端设备接收。

110、在一个实施方案中，可以将来自从不同类型的测量点(例如，温度、压力)生成的信号时间序列的信号时间序列分数相互比较，或者可以执行数学运算。

111、所述至少一个信号时间序列分数可以是尺度不变的。当应将来自从一种类型的测量点(例如，温度)生成的信号时间序列的信号时间序列分数相互比较，或者应执行数学运算时，尺度不变的信号时间顺序分数提供优势。

112、所述至少一个信号时间序列分数可以是无量纲的。当应将来自从不同类型的测量点(例如，温度、压力)生成的信号时间序列的信号时间序列分数相互比较，或者应执行数学运算时，无量纲的信号时间顺序分数提供优势。

113、相应信号时间序列分数本身可以是信号时间序列。

114、为了从来自化学生产工厂中的至少一个测量点的特定信号时间序列数据中确定相应的信号时间序列分数，定义仓是有益的。仓可以包括信号时间序列数据的序列。可以选择该序列，使得足够量的传感器数据可用于确定相应信号时间序列分数。足够数量的数据可以包括至少25个数据点。

115、此外，可以根据工厂的时间常数来选择信号时间序列数据的序列。特别地，该序列可以比要监测的过程的动态时间常数更短。合适的时间常数可以是工厂的启动和/或停机程序的时间。一个比过程的时间常数更短的序列是有益的。它确保信号时间序列数据的信息得到维护，并且工厂中的不同操作条件不会混合。然后，仓可以作为滑动窗口沿着信号时间序列移动。所述至少一个信号时间序列分数可以作为时间的函数而变化。

116、在一个实施方案中，针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个确定至少一个相应信号时间序列分数包括确定信号时间序列分数，该信号时间序列分数描述针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个的统计性质在多大程度上不随时间而改变。

117、确定特定信号时间序列数据的至少一个相应信号时间序列分数的步骤可以包括确定两个或更多个相应不同的信号时间序列分数。

118、确定两个或更多个相应的信号时间序列分数可以具有以下优点，两个或更多个相应的信号时间序列中的每一个可以对处理组的不同操作状态具有不同的灵敏度。

119、当操作状态的操作状态的相应变化反映在信号时间序列分数的变化中时，信号时间序列分数被认为对工厂的操作状态的特定变化敏感。

120、在一个实施方案中，可以提供规则集，该规则集将信号时间序列分数簇与操作状态相关联。在一个方面，规则集可以包括将相应时间序列的信号时间序列分数的组合与操作状态相关联。

121、例如，波动性和活动性可能对工厂的接通/断开操作状态敏感，并且对贯穿工厂的接通操作状态的变化不太敏感。工厂的操作状态可以指生产中的工厂或生产中的工厂的处理组。工厂的断开操作状态可以指工厂或工厂的处理组不在生产中。然后波动性和异常性非常适合于识别工厂或工厂的处理组中的接通/断开操作状态。

122、在一个实施方案中，用于波动性簇的规则集然后可以定义高波动性分数与例如处理组的接通状态相关，并且低波动性与例如处理组的断开状态相关。

123、在一个实施方案中，用于活动性簇的规则集然后可以定义高活动性分数与处理组的接通操作状态相关，并且低活动性与处理组的断开操作状态相关。

124、在另一个实例中，异常性分数和平稳性分数可能对工厂的接通/断开操作状态敏感，但也对工厂的接通过程期间的变化敏感。那么，这些分数可能是工厂的接通过程期间的变化的良好指示符，但不是工厂的处理组的接通/断开操作状态的良好指示符。

125、在一个方面，用于不稳定性分数簇的规则集可以定义高的不稳定性分数与不稳定的操作状态相关，并且低的不稳定性分数与不稳定操作状态相关。在一个方面，相对于阈值线来定义高和低。

126、在一个实施方案中，用于异常性分数簇的规则集可以定义高的异常性分数与不稳定的操作状态相关，并且低的异常性分数与不稳定操作状态相关。在一个方面，相对于阈值线来定义高和低。

127、提供至少一个测量点的工厂测量点信息提供关于信号时间序列数据的附加信息。

128、在一个方面，工厂测量点信息可以指测量点的种类，该测量点的种类区分什么设备提供数据，例如，它是传感器还是行动者。

129、在一个方面，工厂测量点信息可以是指测量点的类型。传感器的类型可以指所提供的信号时间序列数据的类型，例如温度测量可以指定为同一类型。

130、在一个方面，工厂测量点信息可以包括技术关系指示符，其指示与工厂中的处理组的技术关系。技术关系指示符可以指示不同种类或类型的测量点因为属于同一处理组而在技术上彼此相关。这是有益的，因为它允许根据传感器的技术关系对传感器进行聚集，例如在处理组中。由此，可以为工厂的操作状态提供处理组级别的解决方案。这增加了附加信息，因为技术上相关的测量点，例如来自一个处理组的测量点共享相同的操作状态。

131、这允许基于属于同一处理组的传感器来确定工厂的操作状态。这反过来又提高操作状态的确定的可靠性。提供测量传感器的技术关系指示符是有益的，因为它为信号时间序列提供额外的背景。在具有多条相同生产线的工厂中，技术关系指示符可以指特定的生产线。相同的生产线可以各自处于不同的操作状态。在一个实施方案中，技术关系指示符是基于测量点的位置。

132、提供测量传感器的类型是有益的，因为它为信号时间序列提供额外的背景。例如，在特定情况下，温度变化可能较慢，而压力变化可能较快。

133、在一个实施方案中，工厂测量点信息是指测量点的种类列表、测量点的类型和技术关系指示符中的至少一个。

134、工厂测量点信息可以从过程和仪表图(p&id)中提供。这些图表经常用于描述化学工业中的工厂。在替代方案中，可以从工厂的图形表示提供工厂测量点信息。

135、基于至少一个确定的相应信号时间序列分数和簇分类器将带注释的信号时间序列聚类成簇的步骤提供关于信号时间序列数据的特定部分中的处理组的操作状态的附加信息。聚类可以理解为以使得同一组(称为簇)中的对象彼此之间(在某种意义上)比其他组(簇)中的对象更相似的方式对对象集进行分组的任务。出于本技术的目的，对象是表示相应信号时间序列分数的信号时间序列。

136、基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列聚类成簇的步骤提供揭示哪些信号时间序列数据具有相似信号时间序列分数的附加信息。

137、在一个方面，基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列数据进行聚类的步骤可以包括基于相应的簇分类器进行聚类。

138、在一个实施方案中，可以为簇分类器提供优先级。

139、在另一个方面，可以基于相应的信号时间序列分数来修改簇分类器。

140、簇分类器可以包括阈值，并且依据信号时间序列分数是高于阈值还是低于阈值来形成簇。

141、簇分类器可以包括两个不同的簇，并且根据信号时间序列分数属于两个不同簇之一的可能性来执行聚类。用于聚类的合适方法的实例可以是k-means聚类。可以通过无监督学习来修改簇分类器。

142、在一个实施方案中，聚类可以通过无监督学习来执行。综述文章(patternrecognition 38(2005)1857-1874,clustering of signal time series data-a survey,warren liao)中描述信号时间序列数据的聚类和无监督学习的各种机制。

143、在一个实施方案中，可以通过定义阈值来执行聚类，并且依据信号时间序列分数是高于阈值还是低于阈值来形成簇。

144、如果信号时间序列分数围绕两个不同的信号时间序列分数值变化，则无监督学习尤其有用。无监督学习对于大型数据集很有用，因为不需要为学习数据集手动标记数据。

145、在一个实施方案中，可以基于在两个不同的信号时间序列分数值周围变化的信号时间序列分数来对信号时间序列数据进行聚类。然后，这两个不同的信号时间序列分数值可以归属于相应处理组的接通或断开操作状态。这允许根据处理组的接通和断开操作状态，容易地标记工厂特定信号时间序列数据。

146、在一个实施方案中，可以基于波动性分数对信号时间序列数据进行聚类。波动性分数围绕两个不同的波动性分数值而变化。然后，这两个不同的波动性值可以归属于接通或断开操作状态。这允许根据接通和断开操作状态，容易地标记工厂特定信号时间序列数据。

147、如果信号时间序列分数表现出少量不同的分数值，则无监督学习尤其有用。波动性分数通常表现出分数值的二进制行为。

148、在一个实施方案中，基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列数据进行聚类的步骤可以包括基于波动性分数进行聚类。

149、在一个实施方案中，波动性分数的聚类可以通过无监督学习来执行。

150、在一个实施方案中，这些波动性分数簇中的一个可以归属于接通状态，波动性分数簇中的另一个可以归属于断开状态。

151、如果信号时间序列分数表现出少量不同的分数值，则无监督学习尤其有用。活动性分数通常表现出分数值的二进制行为。

152、在一个实施方案中，可以基于活动性分数对信号时间序列数据进行聚类。活动性分数围绕两个不同的波动性分数值而变化。然后，这两个不同的波动性值可以归属于相应处理组的接通或断开操作状态。这允许根据接通和断开操作状态，容易地标记工厂特定信号时间序列数据。

153、在一个实施方案中，活动性分数的聚类可以通过无监督学习来执行。

154、在一个方面，这些活动性分数簇中的一个可以归属于接通状态，活动性分数簇中的另一个可以归属于断开状态。

155、在一个方面，基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列数据进行聚类包括基于波动性分数的聚类和基于活动性分数的聚类。可以使用在二维多元聚类中对信号时间序列进行聚类的方法。zhou,pei-yuan et.al.(2014)；a model-basedmultivariate signal time series clustering algorithm公开了一种合适的模型。

156、在一个方面，基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列聚类成簇可以基于描述相对于信号时间序列的异常值的信号时间序列分数。

157、在一个方面，基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列数据进行聚类的步骤可以包括基于异常性分数进行聚类。异常性分数在下限值和上限值之间变化。

158、在一个方面，可以定义异常性阈值来执行基于异常性分数对带注释的信号时间序列数据进行聚类的步骤，并且依据异常性分数是高于异常性阈值还是低于异常性阈值来形成簇。

159、其中异常性分数高于异常性阈值的簇可以归属于事件状态。

160、其中异常性分数低于异常性阈值的簇可以归属于无事件状态。

161、在一个方面，基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列聚类成簇可以基于信号时间序列分数，该信号时间序列分数描述针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个的统计性质在多大程度上不随时间而改变。

162、在一个方面，基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列数据进行聚类的步骤可以包括基于平稳性分数进行聚类。平稳性分数在下限值和上限值之间变化。

163、在一个方面，可以定义阈值来执行基于平稳性分数对带注释的信号时间序列数据进行聚类的步骤，并且依据平稳性分数是高于该阈值还是低于该阈值来形成簇。

164、其中平稳性分数高于平稳性阈值的簇可以归属于稳定的操作状态。

165、其中平稳性分数低于平稳性阈值的簇可以归属于不稳定的操作状态。

166、当事件状态之前是断开状态时，簇可以归属于启动状态。

167、当事件状态之后是断开状态时，簇可以归属于停机状态。

168、从异常性和平稳性的定义可以清楚地看出，异常性的检测对于平稳性是禁止的。当检测到事件状态时，无法达到稳定的操作状态。

169、可以基于聚类来提供标签。在一个方面，可以提供用于处理组的接通/断开操作状态的标签。

170、在另一个方面，可以提供用于异常性/无异常性的标签。在另一个方面，可以提供用于平稳性/非平稳性的标签。

171、信号时间序列现在被背景化，并且可以用于进一步的评估。

172、在一个实施方案中，化学生产工厂中的至少一个测量点包括两个或更多个测量点，并且其中该方法进一步包括：

173、-基于相应的工厂测量点信息选择至少两个测量点中的一个或多个测量点，

174、-仅针对所选择的一个或多个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个确定至少一个相应信号时间序列分数。

175、基于相应的工厂测量点信息选择至少两个测量点中的一个或多个测量点，并且仅针对所选择的一个或多个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个确定至少一个相应信号时间序列分数具有以下优点，不必评估来自所有测量点的所有信号时间序列。这大大减少了处理时间。

176、在一个实施方案中，基于相应的工厂测量点信息选择至少两个测量点中的一个或多个测量点可以包括基于测量点的技术关系指示符进行选择。

177、基于工厂测量点信息选择至少两个测量点的信号时间序列数据可以为聚类提供更稳健的结果，因为可以只选择有意义的测量点。

178、例如，人们可以认为只对特定处理组的接通/断开操作状态感兴趣。只选择与特定处理组相关的测量点。在这个实例中，选择是基于工厂测量点信息指示符。然后，聚类可以仅应用于所选择的信号时间序列。如果已知相应的信号时间序列分数对于工厂的特定操作状态是敏感的，则这可能是有益的。例如，流量传感器对反应物流量的变化做出快速反应，并且反应物仅在处理组的操作状态是接通时流动。

179、在一个实施方案中，基于相应的工厂测量点信息选择至少两个测量点中的一个或多个测量点可以包括基于测量点的类型进行选择。

180、基于测量点的类型选择至少两个测量点的信号时间序列数据可以为聚类提供更稳健的结果，因为可以只选择有意义的测量点。

181、例如，当基于测量点的类型仅对来自一个以上测量点的信号时间序列数据感兴趣时，可以仅选择与特定类型的测量点相关的测量点。在本实例中，选择是基于测量点的类型。然后，聚类可以仅应用于所选择的信号时间序列。

182、在一个实施方案中，基于相应的工厂测量点信息选择至少两个测量点中的一个或多个测量点可以包括基于测量点的种类进行选择。

183、在一个实施方案中，基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列聚类成簇的步骤可以包括仅针对所选择的一个或多个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个，聚类注释的信号时间序列。

184、这具有以下优点，仅选择的信号时间序列被用于聚类。聚类是一项计算昂贵的任务；因此，基于工厂测量点信息从多于一个测量点选择信号时间序列数据是有益的。这可以显著减少需要评估用于聚类的信号时间序列数据。

185、在一个实施方案中，该方法可以进一步包括针对所选择的一个或多个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个，聚集至少一个相应信号时间序列分数。

186、聚集可以是例如求和、求平均、加权。

187、所选测量点上的相应信号时间序列分数的聚集可以增加信号时间序列分数中的信噪比。

188、所选测量点上的相应信号时间序列分数的聚集可以增加以下聚类过程中的稳健性。

189、在一个实施方案中，可以存储带注释的信号时间序列。存储带注释的信号时间序列具有以下优点，当在稍后的时间点进一步评估数据的处理时，不必重复针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个的所确定的至少一个相应信号时间序列分数的计算昂贵的任务。

190、在一个实施方案中，

191、-针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个确定至少一个相应信号时间序列分数包括确定相应的波动性分数和/或相应的活动性分数，及

192、-基于至少一个确定的相应信号时间序列分数将带注释的信号时间序列聚类成簇包括基于所述相应的波动性分数和/或所述相应的活动性分数进行聚类，及

193、-所归属的操作状态是接通状态。

194、在一个实施方案中，确定描述相对于信号时间序列的异常值的信号时间序列分数需要所归属的接通状态。

195、在一个实施方案中，针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个确定至少一个相应异常性分数包括需要所归属的接通状态。

196、在一个实施方案中，确定针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个的统计性质在多大程度上不随时间而改变需要所归属的接通状态。

197、在一个实施方案中，针对至少一个测量点中的每个测量点的一个信号时间序列中的每一个确定至少一个相应平稳性分数包括需要所归属的接通状态。

198、在一个实施方案中，仅在归属于接通状态的信号时间序列上确定相应的异常性分数。工厂或处理组的断开状态可能对数据分析不感兴趣。通过仅确定归属于接通状态的信号时间序列的异常性分数，不必评估不相关的数据。这大大减少了计算时间。

199、在一个实施方案中，仅在归属于接通状态的信号时间序列上确定相应的平稳性分数。

200、在一个实施方案中，仅在归属于接通状态的信号时间序列上确定相应的平稳性分数。工厂或处理组的断开状态可能对数据分析不感兴趣。通过仅确定归属于接通状态的信号时间序列的平稳性分数，不必评估不相关的数据。这大大减少了计算时间。

201、在一个实施方案中，该方法可以进一步包括导出至少两个传感器的信号时间序列数据中的每一个的统计值的步骤。统计值可以是例如平均值、中间值、方差、标准偏差、分位数、四分位数、百分位数、缺失值。这些统计值允许确定信号时间序列数据的信息内容。这允许定义对信号时间序列数据的限制，并依据这些限制从进一步评估中排除信号时间序列的序列。通过排除不包含有价值信息的信号时间序列数据，可以大大减少处理时间。例如，如果信号时间序列的方差高于某个阈值，这可能表明传感器提供噪声信号，因此该信号可能不用于进一步评估。例如，功能异常的传感器可以提供平坦的信号，因此信号的变化将是低的。因此，具有低方差的传感器信号可以被排除在进一步的评估之外。

202、根据一个方面，包括计算机可读指令的计算机程序或计算机程序产品或计算机可读非易失性存储介质，在加载和由处理设备执行时执行本文公开的方法。

203、根据一个方面，提出一种系统，该系统包括输入设备、输出设备和被配置用于执行本文公开的方法的处理设备。