基于云计算的火电厂设备安全预警方法及系统与流程

本发明涉及设备安全预警领域，具体涉及基于云计算的火电厂设备安全预警方法及系统。

背景技术：

1、火力发电厂的自动控制系统极易受到外界干扰，火力发电厂的自动控制系统是一个较为庞大的系统，且容易受到外界干扰的部分，同时系统对象体积也比较大，这都是火力发电厂的自动控制较为常见的问题。对于实现火力发电厂内设备组织结构自动控制的调节器而言，若调节器的反应时间较慢，造成控制系统执行命令的响应时间延长，在测量值与固定值的偏差值不为零的情况下，调节器的积分环节就会不断的起作用，从而引起调节器的输出值也在不断的发生变化；而当火力发电厂的自动控制系统的调节器处于饱和状态时，如果当偏差值产生变化时，就会造成调节器的反应时间变的非常缓慢，这样就会引起火力发电厂的自动控制系统执行命令的响应时间延长很多，这不仅没有使火力发电厂的自动控制系统发挥其应有的功能，而且也造成了控制过程中存在着安全隐患，从而降影响了整个火力发电厂的工作效率。因此，有必要设计对火力发电厂的设备进行安全预警的方法。

2、中国专利公开号cn116504016a公开了一种基于人工智能的火电厂安全监测预警方法及系统，所述方法包括：在火电厂储煤仓布设多种检测传感器，数据监测采集获取监测数据集，进行监测数据比对，若出现安全风险数据，发送至火电厂安全管理员；登录火电厂监控系统，调取安全风险数据限定位置区域的安全风险监控影像；获取火电厂储煤仓的历史报警记录，并通过历史报警记录构建安全警报模型；将安全风险监控影像发送至安全警报模型，获取监测预警结果，解决了火电厂的安全监测与隐患排查的效力低下技术问题，实现了提升安全监测精度，全面提升安全监测与隐患排查的效力，实时判断是否存在安全风险隐患，最大限度保障火电厂的生产正常运行技术效果。但是由于火力发电厂内设备之间存在工作运行关联，已经在近期刚完成故障排查维修的设备组织结构因受到其他与其存在工作运行关联的设备组织结构的影响，又再次出现故障预警，采用上述专利申请中的方案只能对当前设备进行故障排查，无法实现工作运行关联的设备之间的故障排查，从而无法实现故障排查的全面性和及时性。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于现有技术火力发电厂的安全监测方法无法实现工作运行关联的设备之间的故障排查，从而无法实现故障排查的全面性和及时性。

2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的：基于云计算的火电厂设备安全预警方法，包括以下步骤：

3、步骤一：对负责火电厂内各设备组织结构实现自动化运行的控制系统进行响应时长监测，当控制系统的响应时长大于时长阈值时，管理终端对所述控制系统反馈故障预警；

4、步骤二：采集管理终端生成的所有历史故障预警记录，对存在自动化运行关联的设备组织结构进行初步判断识别；

5、步骤三：分别对初步判断识别为存在工作运行关联的设备组织结构进行关联关系校准；

6、步骤四：分别对完成关联关系校准后仍然满足工作运行关联的设备组织结构，进行关联程度值的评估；

7、步骤五：管理终端对某控制系统反馈故障预警时，在对该控制系统负责的设备组织结构进行故障排查后，对与该控制系统负责的设备组织结构之间满足工作运行关联的其他设备组织结构进行故障的伴随排查。

8、进一步地，所述步骤一中响应时长是指控制系统对管理终端发送的控制命令响应执行所花费的时长；所述设备组织结构是由至少一个电气设备组成的电气系统。

9、进一步地，所述步骤二包括：

10、s201：将管理终端生成的所有历史故障预警记录按照记录生成的时间先后顺序进行排列，识别各历史故障预警记录对应的设备组织结构并捕捉每相邻两条故障预警记录之间所呈现的时间间隔，设置间隔阈值；

11、s202：获取目标设备组织结构并找出与目标设备组织结构存在工作运行关联的设备组织结构；

12、s203：分别对每任意两个设备组织结构p1、p2计算第一特征关联指数β1＝n1/n1+m1/m1；其中，n1表示p1为目标设备组织结构时对应的特征序列总数；n1表示在p1为目标设备组织结构的n1个特征序列中，呈现出p1与p2之间满足工作运行关联的特征序列总个数；m1表示p2为目标设备组织结构时对应的特征序列总数；m1表示在p2为目标设备组织结构的m1个特征序列中，呈现出p1与p2之间满足工作运行关联的特征序列总个数；若某任意两个设备组织结构之间的第一特征关联指数β1大于指数阈值，初步判定所述任意两个设备组织结构之间存在工作运行关联。

13、更进一步地，所述s202的具体过程为：

14、当某控制系统于某相邻两条故障预警记录之间所呈现的时间间隔小于间隔阈值时，将该控制系统对应负责的设备组织结构设为目标设备组织结构，在历史故障预警记录序列中，截取由该相邻两条故障预警记录作为端点所构成的记录序列，将记录序列作为目标设备组织结构的一段特征序列；分别对每一特征序列内各故障预警记录所对应的设备组织结构进行提取，将提取得到的所有除目标设备组织结构以外的设备组织结构，判定为与目标设备组织结构之间在对应的特征序列内满足一次工作运行关联。

15、进一步地，所述步骤三包括：

16、s301：若初步判断为设备组织结构x与设备组织结构y之间存在工作运行关联，分别提取当设备组织结构x为目标设备组织结构包含设备组织结构y的特征序列，以及当设备组织结构y为目标设备组织结构包含设备组织结构x的特征序列；

17、s302：获取若干个特征时间区间；

18、s303：获取状态变更区间，当所述若干个特征时间区间中存在有与所述状态变更区间重合的区间时，判断设备组织结构x与设备组织结构y之间存在一次特征关联；

19、s304：对设备组织结构x与设备组织结构y计算第二特征关联指数β2＝n2/n2+m2/m2；其中，n2表示设备组织结构x为目标设备组织结构时对应的特征序列总数；n2表示在n2个特征序列中，设备组织结构x与设备组织结构y满足特征关联的特征序列总个数；m2表示y为目标设备组织结构时对应的特征序列总数；m2表示在y为目标设备组织结构的m2个特征序列中，设备组织结构x与设备组织结构y满足特征关联的特征序列总个数；当|β1-β2|<β阈，判断设备组织结构x与设备组织结构y之间通过关联关系校准，存在工作运行关联，β阈表示特征关联指数阈值。

20、更进一步地，所述s302的具体过程为：

21、设在当设备组织结构x为目标设备组织结构的特征序列中，对处于第一个端点的历史故障预警记录的时间tr1进行提取，将控制设备组织结构x实现自动化运行的调节器，距离时间tr1最近的一次输出值作为第一基准值；对特征序列中，对应设备组织结构y的历史故障预警记录的时间tr2进行提取，将控制设备组织结构y实现自动化运行的调节器，距离时间tr2最近的一次输出值作为第二基准值，捕捉对应的输出值与所述第二基准值之间的偏差值大于偏差阈值的时间点，汇集得到若干个特征时间区间。

22、更进一步地，所述s303的具体过程为：

23、在时间tr1往前，捕捉与所述时间tr1最近，且对应的输出值与所述第一基准值之间的偏差值大于偏差阈值的时间te；在所述时间te往后，捕捉距离所述时间te最近，且对应的输出值与所述第一基准值之间的偏差值大于偏差阈值的时间tw，将[te,tw]作为所述某设备组织结构x或者某设备组织结构y的状态变更区间；当所述若干个特征时间区间中存在有与所述状态变更区间重合的区间时，判断设备组织结构x与设备组织结构y之间存在一次特征关联。

24、进一步地，所述步骤四包括：

25、s401：对完成关联关系校准，满足工作运行关联的设备组织结构提取相应的特征序列；当某设备组织结构作为目标设备组织结构时，分别从相应的每一个特征序列中，对与所述某设备组织结构之间校准存在工作运行关联的其他设备组织结构，提取与所述某设备组织结构的状态变更区间之间存在重合的特征时间区间，获取状态变更区间的终点与所述特征时间区间的起点之间的时间间隔；

26、步骤s402：获取从所有相应的特征序列中，提取得到的最大的时间间隔tmax，以及提取得到的最小的时间间隔tmin，对在所有相应的特征序列中提取得到的时间间隔取平均值，得到ts；

27、步骤s403：计算当某设备组织结构作为目标设备组织结构时，其他设备组织结构与该目标设备组织结构之间的关联程度值α＝|tmin-tmax|×ts。

28、进一步地，所述步骤五包括：

29、步骤s501：当管理终端对某控制系统反馈故障预警时，分别对与所述某控制系统负责的设备组织结构之间满足工作运行关联的其他设备组织结构进行提取，获取其他设备组织结构与所述某控制系统负责的设备组织结构之间的关联程度值；基于关联程度值从小到大进行排序，生成故障伴随排查序列；

30、步骤s502：将所述故障伴随排查序列反馈给管理人员端口，提示管理人员在对所述某控制系统负责的设备组织结构进行故障排查后，按照所述故障伴随排查序列对与所述某控制系统负责的设备组织结构之间满足工作运行关联的其他设备组织结构进行故障的伴随排查。

31、本发明还提供基于云计算的火电厂设备安全预警系统，包括：

32、设备运行监管模块，用于对负责火电厂内各设备组织结构实现自动化运行的控制系统进行响应时长监测，当控制系统的响应时长大于时长阈值时，管理终端对所述控制系统反馈故障预警；

33、自动化运行关联识别判断模块，用于采集管理终端生成的所有历史故障预警记录，对存在自动化运行关联的设备组织结构进行初步判断识别；

34、关联关系校准管理模块，用于分别对初步判断识别为存在工作运行关联的设备组织结构进行关联关系校准；

35、关联程度值评估管理模块，用于分别对完成关联关系校准后仍然满足工作运行关联的设备组织结构，进行关联程度值的评估；

36、故障排查辅助管理模块，用于管理终端对某控制系统反馈故障预警时，在对该控制系统负责的设备组织结构进行故障排查后，对与该控制系统负责的设备组织结构之间满足工作运行关联的其他设备组织结构进行故障的伴随排查。

37、进一步地，所述设备运行监管模块中响应时长是指控制系统对管理终端发送的控制命令响应执行所花费的时长；所述设备组织结构是由至少一个电气设备组成的电气系统。

38、进一步地，所述自动化运行关联识别判断模块包括：

39、时间间隔获取单元，用于将管理终端生成的所有历史故障预警记录按照记录生成的时间先后顺序进行排列，识别各历史故障预警记录对应的设备组织结构并捕捉每相邻两条故障预警记录之间所呈现的时间间隔，设置间隔阈值；

40、初步关联关系获取单元，用于获取目标设备组织结构并找出与目标设备组织结构存在工作运行关联的设备组织结构；

41、关联关系判定单元，用于分别对每任意两个设备组织结构p1、p2计算第一特征关联指数β1＝n1/n1+m1/m1；其中，n1表示p1为目标设备组织结构时对应的特征序列总数；n1表示在p1为目标设备组织结构的n1个特征序列中，呈现出p1与p2之间满足工作运行关联的特征序列总个数；m1表示p2为目标设备组织结构时对应的特征序列总数；m1表示在p2为目标设备组织结构的m1个特征序列中，呈现出p1与p2之间满足工作运行关联的特征序列总个数；若某任意两个设备组织结构之间的第一特征关联指数β1大于指数阈值，初步判定所述任意两个设备组织结构之间存在工作运行关联。

42、更进一步地，所述初步关联关系获取单元的具体过程为：

43、当某控制系统于某相邻两条故障预警记录之间所呈现的时间间隔小于间隔阈值时，将该控制系统对应负责的设备组织结构设为目标设备组织结构，在历史故障预警记录序列中，截取由该相邻两条故障预警记录作为端点所构成的记录序列，将记录序列作为目标设备组织结构的一段特征序列；分别对每一特征序列内各故障预警记录所对应的设备组织结构进行提取，将提取得到的所有除目标设备组织结构以外的设备组织结构，判定为与目标设备组织结构之间在对应的特征序列内满足一次工作运行关联。

44、进一步地，所述关联关系校准管理模块包括：

45、特征序列提取单元，用于若初步判断为设备组织结构x与设备组织结构y之间存在工作运行关联，分别提取当设备组织结构x为目标设备组织结构包含设备组织结构y的特征序列，以及当设备组织结构y为目标设备组织结构包含设备组织结构x的特征序列；

46、调节状态参数梳理单元，用于获取若干个特征时间区间；

47、特征关联判定单元，用于获取状态变更区间，当所述若干个特征时间区间中存在有与所述状态变更区间重合的区间时，判断设备组织结构x与设备组织结构y之间存在一次特征关联；

48、关联关系校准单元，用于对设备组织结构x与设备组织结构y计算第二特征关联指数β2＝n2/n2+m2/m2；其中，n2表示设备组织结构x为目标设备组织结构时对应的特征序列总数；n2表示在n2个特征序列中，设备组织结构x与设备组织结构y满足特征关联的特征序列总个数；m2表示y为目标设备组织结构时对应的特征序列总数；m2表示在y为目标设备组织结构的m2个特征序列中，设备组织结构x与设备组织结构y满足特征关联的特征序列总个数；当|β1-β2|<β阈，判断设备组织结构x与设备组织结构y之间通过关联关系校准，存在工作运行关联，β阈表示特征关联指数阈值。

49、更进一步地，所述调节状态参数梳理单元的具体过程为：

50、设在当设备组织结构x为目标设备组织结构的特征序列中，对处于第一个端点的历史故障预警记录的时间tr1进行提取，将控制设备组织结构x实现自动化运行的调节器，距离时间tr1最近的一次输出值作为第一基准值；对特征序列中，对应设备组织结构y的历史故障预警记录的时间tr2进行提取，将控制设备组织结构y实现自动化运行的调节器，距离时间tr2最近的一次输出值作为第二基准值，捕捉对应的输出值与所述第二基准值之间的偏差值大于偏差阈值的时间点，汇集得到若干个特征时间区间。

51、更进一步地，所述特征关联判定单元的具体过程为：

52、在时间tr1往前，捕捉与所述时间tr1最近，且对应的输出值与所述第一基准值之间的偏差值大于偏差阈值的时间te；在所述时间te往后，捕捉距离所述时间te最近，且对应的输出值与所述第一基准值之间的偏差值大于偏差阈值的时间tw，将[te,tw]作为所述某设备组织结构x或者某设备组织结构y的状态变更区间；当所述若干个特征时间区间中存在有与所述状态变更区间重合的区间时，判断设备组织结构x与设备组织结构y之间存在一次特征关联。

53、进一步地，所述关联程度值评估管理模块包括：

54、第一数据准备单元，用于对完成关联关系校准，满足工作运行关联的设备组织结构提取相应的特征序列；当某设备组织结构作为目标设备组织结构时，分别从相应的每一个特征序列中，对与所述某设备组织结构之间校准存在工作运行关联的其他设备组织结构，提取与所述某设备组织结构的状态变更区间之间存在重合的特征时间区间，获取状态变更区间的终点与所述特征时间区间的起点之间的时间间隔；

55、第二数据准备单元，用于获取从所有相应的特征序列中，提取得到的最大的时间间隔tmax，以及提取得到的最小的时间间隔tmin，对在所有相应的特征序列中提取得到的时间间隔取平均值，得到ts；

56、关联程度计算单元，用于计算当某设备组织结构作为目标设备组织结构时，其他设备组织结构与该目标设备组织结构之间的关联程度值α＝|tmin-tmax|×ts。

57、进一步地，所述故障排查辅助管理模块包括：

58、关联程度值汇整单元，用于当管理终端对某控制系统反馈故障预警时，分别对与所述某控制系统负责的设备组织结构之间满足工作运行关联的其他设备组织结构进行提取，获取其他设备组织结构与所述某控制系统负责的设备组织结构之间的关联程度值；基于关联程度值从小到大进行排序，生成故障伴随排查序列；

59、故障伴随排查管理单元，用于将所述故障伴随排查序列反馈给管理人员端口，提示管理人员在对所述某控制系统负责的设备组织结构进行故障排查后，按照所述故障伴随排查序列对与所述某控制系统负责的设备组织结构之间满足工作运行关联的其他设备组织结构进行故障的伴随排查。

60、本发明的优点在于：本发明基于管理终端对火电厂内各设备组织结构生成的故障预警记录的分布情况，实现对存在工作运行关联的设备组织结构进行识别捕捉，实现当对某设备组织结构进行故障排查时，附带对与其存在工作运行关联的设备组织结构进行故障排查，从而尽可能的避免出现，已经在近期刚完成故障排查维修的设备组织结构因受到其他与其存在工作运行关联的设备组织结构的影响，又再次出现故障预警，提高对每一次故障排查的全面性和及时性，减少人力物力的浪费。