[发明专利]基于根因分析层次聚类的马蹄焰玻璃熔窑能耗异常定位方法

说明书

本发明涉及玻璃加工的技术领域，更具体地，涉及基于根因分析层次聚类的马蹄焰玻璃熔窑能耗异常定位方法，包括以下步骤：S10.以马蹄焰玻璃熔窑的分层能量模型为原型，利用根因分析方法构建能量泛化层次结构；S20.基于步骤S10的能量泛化层次结构计算能量构成项属性的不相似度，累加所有能量构成项属性的不相似度以表示异常能耗样本不相似度d(C_i,C_j)；得到泛化异常能耗样本；S30.基于层次聚类算法建立能耗异常定位模型，输入步骤S20中得到的泛化异常能耗样本，输出泛化表示的能量构成项集。本发明从聚类结果中取得泛化表示的能量构成项并快速定位所属部件，可有效解决数据采集延迟影响异常能耗定位精度的问题。

技术领域

本发明涉及玻璃加工的技术领域，更具体地，涉及基于根因分析层次聚类的马蹄焰玻璃熔窑能耗异常定位方法。

背景技术

玻璃熔窑作为玻璃生产的核心热工设备，其能源消耗占据全厂能源80％以上，能源成本占据总生产成本的50％以上。在玻璃生产时，其巨大的耗能始终是困扰企业节能生产的难题。特别是在周期生产过程中，由于燃料供给不稳定、配合料供给不稳定等因素造成玻璃制品的良品率下降，则会直接导致能源损失。能耗异常损耗是造成窑炉生产能源浪费的重要诱因，及时发现窑炉异常是玻璃企业安全生产、节约能源的重要环节。目前常结合能耗信息进行异常定位，能耗信息的异常定位是通过分析窑炉设备的各种能量构成项，找到能耗值波动异常的能量构成项，再定位相关设备部件以及时解决异常，从而避免能源意外损耗。然而，由于能耗信息的特征维度过大，工人无法第一时间定位异常部件位置及异常起因，由此耽误解决问题的最佳时机。

中国专利CN110378371A公开了一种基于平均近邻距离异常因子的能耗异常检测方法，包括：采集能耗数据并转化为交变数据；定义能耗数据的时间序列特征值，并将时间序列划分为子序列分别映射到四维特征空间；在四维特征空间中分别计算时间子序列的平均近邻距离异常因子；将子序列的平均近邻距离异常因子进行处理，得到时间序列的平均近邻距离异常因子；根据平均近邻距离异常因子计算平均近邻距离异常阈值，判断是否出现模式异常。上述方案虽可排除模式异常检测的干扰、有效提高模式异常检测的精度、对异常位置进行精确定位，但在采集能耗数据时常需通过传感测试仪器测量及采集工况信息的，且传感测试仪器由于安装位置、网络环境、使用寿命等因素，在应用于玻璃熔窑时可能造成数据采集延迟、偏差等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供基于根因分析层次聚类的马蹄焰玻璃熔窑能耗异常定位方法，可快速而精确地发现异常起因、提高故障排查效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供基于根因分析层次聚类的马蹄焰玻璃熔窑能耗异常定位方法，包括以下步骤：

S10.以马蹄焰玻璃熔窑的分层能量模型为原型，利用根因分析方法构建能量泛化层次结构；其中，能量泛化层次结构为具有马蹄焰玻璃熔窑能量流动特征的树型泛化层次结构，在分层能量模型中，输入能量体系自上而下流动，叶子结点构成最终的能量输出体系；

S20.基于步骤S10的能量泛化层次结构计算能量构成项属性的不相似度，累加所有能量构成项属性的不相似度以表示异常能耗样本不相似度d(C_i,C_j)；得到泛化异常能耗样本；

S30.基于层次聚类算法建立能耗异常定位模型，输入步骤S20中得到的泛化异常能耗样本，输出泛化表示的能量构成项集。

本发明的基于根因分析层次聚类的马蹄焰玻璃熔窑能耗异常定位方法，从聚类结果中取得泛化表示的能量构成项并快速定位所属部件，可有效解决数据采集延迟影响异常能耗定位精度的问题。

优选地，在步骤S10所述的分层能量模型中，输入能量体系自上而下流动，能量由小炉输入，经过火焰空间后，由熔化池和蓄热室输出，小炉、火焰空间、蓄热室以及熔化池的能量构成项分别组成能量层级。