[发明专利]基于CUSUM的自适应报警门限方法及SCADA应用

说明书

本发明属于数据采集与监视控制系统技术领域，公开了一种基于CUSUM的自适应报警门限方法及SCADA应用，包括：读取正常状态下的检测序列，满足预设条件，得出序列的正态分布表达式；读取、偏移常数、更新均值和标准偏差，计算正态分布表达式；根据系统正常运行状态下的函数和系统异常状态下的函数，求解取得最小值，作为下次检测的门限值；开始下一轮检测；算法结束。与以往凭经验设置固定的检测门限值不同，本发明基于概率论中的贝叶斯理论和二分法优化算法将问题转化为求解最优值的数学模型，将求得的检测门限值作为报警门限；能够改善报警的实时性，并使系统具有较低的误报率和漏报率。

技术领域

本发明属于数据采集与监视控制系统技术领域，尤其涉及一种基于CUSUM 的自适应报警门限方法及SCADA应用。

背景技术

随着工业控制系统的日益繁杂，一旦设备发生故障，不仅会造成巨大的经济损失，而且会带来很多的安全问题。现在人们可以根据SCADA系统(数据采集与监视控制系统)采集报警信息，如果认为某个变量很关键就可以设置报警门限来产生报警信号，但会因为报警门限设置不准确产生误报和漏报，因此导致工业控制系统面临严重的威胁。1994年英国Texaco公司炼油厂发生硫化催化裂化装置爆炸事故，在爆炸之前有2040个报警，其中有1775个报警同时显示优先级为高，致使操作人员无法在第一时间找到问题的根源来采取补救措施，造成了不可挽回的损失。目前对单变量报警优化的主要有延迟、死区等方法，设置延迟时间及死区范围时需要大量的实验和操作员的经验，随着工程量日益增加，需要监控的点数也随之增加，对所有监控点的报警设置需要花费大量时间。虽然这两种方法在一定程度上减少了无效报警，但也增加了报警所需要的时间，不能及时报警。而且不能保证有较低的误报率和漏报率。采用的累积和控制图(cumulative sum，简称CUSUM)算法设置固定的检测门限，虽然加快了报警速度，但由于操作人员并不能快速设置准确的报警门限，一旦报警门限过高，则会增大系统的漏报率，而报警门限设置过低，则会增大系统的误报率，所以固定的报警门限不能够保证系统具有最低的误报率和漏报率。

综上所述，现有技术存在的问题是：采用的CUSUM算法设置固定的检测门限，提高了报警速度，误报警和漏报警概率较高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于CUSUM的自适应报警门限方法及SCADA应用。

本发明是这样实现的，一种改进的非参数累积和控制图方法，所述改进的非参数累积和控制图方法的非参数累积和控制图算法的递归表达式为：

Z_n表示输入新数据后的对数似然统计量，Z_n-1表示输入新数据前的对数似然统计量，x_n表示新输入的数据。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述改进的非参数累积和控制图方法的自适应报警门限设置方法，所述自适应报警门限设置方法包括：

(1)读取正常状态下的检测序列X＝{x₁，x₂，x₃，...x_n}(n＝100)，设X偏移常数为β，令新的检测序列使在检测序列正常情况下满足期望值初始化 R_N＝T₀(R_N表示在时刻n针对阈值的检测结果)，(φ_n表示初始阈值)，计算均值μ_n和标准差σ_n，得出序列X正态分布表达式f(x)；

(2)读取x_n+1，偏移常数β，更新均值μ_n+1和标准偏差σ_n+1，计算若 R_N＝T₁，产生报警，计算正态分布表达式g(x)，转(3)；若系统运行正常，转(4)；