[发明专利]一种基于归一化互相关与单位根检验的设备运行状态异常检测方法

权利要求书

1.一种基于归一化互相关与单位根检验的设备运行状态异常检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：从数据库中调取待测设备——运行状态的低压铸造机设备生产压力原始数据；

步骤二：对步骤一调取的低压铸造机压力原始数据进行数据预处理操作，将数据预处理后的连续生产压力数据以生产单个产品为基本单位进行初步分离，得到所有候选子序列；

21)舍去数据中所有无用的列，仅保留采集时刻与对应的采集值；

22)遍历压力原始数据，对数据项中所有采集时刻相同的数据项进行处理，仅保留相同数据项的第一项，删除其他异常记录项；

23)根据采样时间间隔对步骤22)所得数据进行处理，将原数据转换为等间隔时间序列，对新增采样时刻的采集值，采用牛顿方法进行插值，插值公式如下：

其中，P_n(t)为新增t时刻对应的采样值；

是f[t₀，t₁，t₂，…，t_n]的简写，表示函数f(t)在t₀，t₁，t₂，…，t_n点的n-1阶商；

f(t)为等间隔时间序列函数；

设插值处理后采集时刻t和采集值v之间的对应关系为v＝V(t)，则对于某一实际采集值v，可用t＝V^-1(v)表示该采集值对应的采集时刻；

24)计算得到压力最小值v_min，计算公式如下所示：

其中，v_min1,…,v_mink和n_min1,…,n_mink分别为[0,v_holding/2)区间内，出现频率最高的k个采集值及其对应出现次数，v_holding为恒压设定值；

25)根据步骤24)计算所得的v_min，计算得到单个样本分离临界区间值v_cv，计算公式如下所示：

其中为样本分离系数；

26)对步骤23)得到的数据序列进行遍历，根据将所有采集时刻相连的数据项划分到一个子序列中，按生产的先后顺序对子序列排序；

步骤三：对步骤二得到的所有候选子序列进行遍历，提取其中具有完整生产周期的生产压力曲线数据子序列，按照生产顺序对得到的子序列进行排列；

31)确定具有完整生产周期的生产压力下界值v_{lower_bound}和压力上升段末端压力值v_{upper_bound},其计算公式如下所示：

v_{lower_bound}＝v_min+3×α×v_holding

v_{upper_bound}＝β×v_max

其中为样本分离系数，β为上界划分系数；v_max为压力最大值；

32)对所有子序列进行初次筛选，筛选原则如下所示：

33)对步骤32)分离得到的所有子序列其初始时刻为t₀，结束时刻为t_m，在t₀与t_m中取时刻t_m1＝(t₀+t_m)/3，t_m2＝2×(t₀+t_m)/3，根据如下公式进行二次筛选：

t_m-t₀γ×t_torV(t_m1)≥β×v_holdingV(t_m2)≥β×v_holding

其中t_tor为对应工件恒压时间一般值，γ为恒压时间截取系数；

34)将步骤33)得到的所有子序列按照生产顺序进行排列，即得到所有具有完整生产周期的生产压力曲线数据子序列；

步骤四：对步骤三得到的所有子序列提取所需压力上升段到恒压段的部分特征段数据，根据设定压力曲线与提取得到的特征段数据，计算得到归一化互相关值特征序列；

41)对于第i个子序列中的值在满足的值中选取最大值为将对应时刻作为子序列特征段开始时刻；

42)对于第i个子序列中的值在满足的值中选取最小值将对应时刻作为压力上升段的结束时刻，根据恒压段设定分析时间t_{ana_holding}，得到恒压段结束时刻

43)对于所有子序列，计算得到的最小值，取为Δt_min,并以此计算得到所有子序列的特征段结束时刻子序列特征段开始时刻与结束时刻之间的数据即为子序列特征段数据；

44)提取低压铸造机各段压力与速率设定参数值，计算得到设定压力曲线为v＝S(t)，则对于任意给定压力v，可通过t＝S^-1(v)计算得到该压力值下的理论时刻；

45)遍历步骤43)得到的所有子序列特征段数据根据如下公式计算得到第i个子序列特征段对应的归一化互相关值

其中，为第i个子序列特征段数据的压力的平均值；

g为归一化常数；

46)将步骤45)得到的所有子序列的值，按照生产顺序进行排列，即得到待测样本归一化互相关值特征序列；

步骤五：根据步骤四得到的归一化互相关值特征序列，进行ADF检验，选定相应模型和参数，根据ADF检验结果，判断设备运行状态是否存在异常。