[发明专利]一种基于双层相关特征分析的聚丙烯产品质量异常检测方法

说明书

本发明公开一种基于双层相关特征分析的聚丙烯产品质量异常检测方法，旨在实现聚丙烯产品质量是否异常的间接检测目的。具体来讲，本发明方法通过双层相关特征分析技术获取与聚丙烯产品质量相关的特征变量和成分，间接的实施异常检测。本发明方法在实施聚丙烯产品质量异常检测时，不依赖于直接测量聚丙烯熔融指数这种测量周期长且严重滞后的技术手段，转而经近邻成分分析算法和典型相关分析算法这种双层相关特征分析，从而得到的与聚丙烯熔融指数最相关的特征变量或成分来间接检测异常。因此本发明方法可实时的按照测量变量的采样频率来及时检测聚丙烯产品质量是否出现异常，克服了传统方法滞后性问题。

技术领域

本发明涉及一种异常检测方法，特别涉及一种基于双层相关特征分析的聚丙烯产品质量异常检测方法。

背景技术

聚丙烯是以丙烯为单体聚合而成的一种热塑性树脂，具有密度小、生产成本低、透明度高、化学稳定性好、无毒、易加工、抗冲击强度高、抗挠曲性及电绝缘性好等优点，是最广泛使用的五大塑料之一，其在塑料容器、办公用品、电子等方面已经得到了广泛的应用。工业上聚丙烯产品的牌号常用熔融指数值来划分，不同牌号的聚丙烯产品有着不同的用途。从这个角度上讲，聚丙烯产品质量是直接跟聚丙烯熔融指数关联的。实时监测聚丙烯产品的质量就是实时监测聚丙烯的熔融指数。因此，最简单最直接的监测方式莫过于直接实时测量聚丙烯熔融指数。

当前测量聚丙烯熔融指数的方法都是使用线上取样和线下化验，即通过在生产现场对要软测量控制的聚丙烯样本进行直接取样，接下来在实验室化验2～4小时之后得到所需要的熔融指数值，由于这个方法时滞性太长，很难用来实时监测聚丙烯产品的质量是否合乎要求。事实上，从聚丙烯的生产流程来看，从原材料到最终产品需要经过四个生产环节。每个生产环节运行在期望状态下才可能保障最终产品质量的稳定性。因此，实时监测聚丙烯产品质量是否出现异常，是可以通过监测四个生产单元的运行状态来间接实现的。

然而，间接监测聚丙烯产品质量是否异常还需注意区分质量相关与不相关的异常。这主要是因为：四个生产环节的异常不一定都会影响到最终聚丙烯产品的质量。在某些情况下，聚丙烯的四个生产环节出现了些许异常问题，但是不会影响到最终的聚丙烯熔融指数。因此，通过监测原材料到最终产品的四个生产环节的运行状态来实现间接检测聚丙烯产品质量异常还需要有效区分产品质量相关与不相关的特征。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是：如何区分聚丙烯生产过程从原材料到最终产品的四个生产单元中与聚丙烯产品相关的特征变量和特征成分，从而实现聚丙烯产品质量是否异常的间接检测目的。具体来讲，本发明方法通过双层相关特征分析技术获取与聚丙烯产品质量相关的特征变量和成分，间接的实施异常检测。所谓的双层特征分析，即首先通过近邻成分分析区分出与聚丙烯熔融指数直接相关的特征变量，然后再利用典型相关分析区分出与聚丙烯熔融指数间接相关的特征成分。

本发明方法解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于双层相关特征分析的聚丙烯产品质量异常检测方法，包括以下步骤：

步骤(1)：确定聚丙烯生产过程的测量变量，具体包括四个反应器的28个测量变量；其中，第一反应器和第二反应器是液相连续搅拌反应器，第三反应器和第四反应器是气相流化床反应器，每个反应器涉及的7个测量变量依次是：反应器温度，反应器压力，反应器液位，氢气进料流量，丙烯进料流量，催化剂进料流量，和回流流量。

步骤(2)：根据确定的测量变量，连续采集N个采样时刻的样本数据；与此同时，每间隔2小时采样分析得到第四反应器聚丙烯产品的熔融指数；再将测量变量对应的样本数据存储为一个N×28维的数据矩阵X，并将熔融指数对应的n个数据存储为一个n×1维的数据向量y。

步骤(3)：按照如下所示公式对数据向量y进行元素填充，从而得到列向量Y∈R^N×1：