基于数据分析的化工过程监测

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1、第21卷第4期计算机与应用化学Voi.21，No.42004年7月28日ComputersandAppiiedChemistryJuiy，2004基于数据分析的化工过程监测李秀喜，钱宇，江燕斌（华南理工大学化工学院，广东，广州，510640）摘要：为了改善主元分析对带噪声过程的监测性能，本文结合小波包分析消噪性能与主元分析提取变量间相关性能的特点，提出了一种小波包主元分析方法。给出了基于小波包主元分析的过程监测的算法实现。并在此基础上，对TE过程进行了监测性能仿真。结果表明小波包主元分析方法有较好的监测

2、性能。关键词：过程监测；数据分析；小波包分析；主元分析中图分类号：TO086.3文献标识码：A文章编号：1001-4160（2004）04-538-542ProcessmonitoringbasedondataanalysisforchemicalengineeringLIXiuXi，OIANYuandJIANGYanbin（ShoolofChemicalEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou，510640，Guangdong，Chi

3、na）Abstract：Toimprovemonitoringperformanceforchemicaiprocesswithnoise，inthepaper，awaveietpacketprincipaicomponenta-naiysis（WPPCA）isproposed.Itintegratesabiiityofwaveietpacketinde-noiseandabiiityofPCAtode-correiatethevariabiesbyex-tractingaiinearreiations

4、hip.Anappiicationstructureofprocessmonitoringbasedontheproposedmethodisgiven.Finaiiy，thepro-posedapproachissuccessfuiiyappiiedtoTennesseeEastmanprocessfordynamicmonitoring.ThesimuiationresuitshowsthatthewaveietpacketPCAhasbettermonitoringperformance.Keyw

5、ords：processmonitoring，dataanaiysis，waveietpacketanaiysis，principaicomponentanaiysisLiXX，OiangYandJiangYB.Processmonitoringbasedondataanaiysisforchemicaiengineering.ComputersandAppiiedChemistry，2004，21（4）：538-542.1引言化工过程监测作为计算机集成过程运行系统中的主要研究内容之一，对于提高设备或系

6、统运行过程可靠性、准确发现故障、及时进行灾变预测、有效实施维护等有着重要的应用价值。过程监测以提高工业生产系统运行过程可靠性和安全性为主要目的，以过程故障检测、故障幅度辨识、故障时间推断、故障趋势预测、故障机理诊断以及故障对策建议为主要任务，图1说明了其实现过程。图1化工过程监测结构图目前，常用的过程监测方法包括三大类：基于解Fig.1Structureofprocessmonitoring析模型的方法、基于专家知识的方法、基于数据分析络及数据库技术的发展，可以方便地从过程中采集、的方法等。在实际应用中

7、，基于解析模型的方法受存储大量的实时运行数据，因此从大量运行数据中到复杂过程精确数学模型难于建立的限制，而难于提取特征，分析过程运行的状况，从而实现过程监广泛应用。基于专家知识的过程监控与诊断系统，测，得到了研究者的关注。已经在工业实际应用中得到了发展与改善。然而，主元分析（PrincipieComponentAnaiysis，PCA）面对复杂的工业过程，基于知识的过程监控与诊断因其能将多变量相关高维数据空间投影到相互独立系统存在着专家经验获取困难、难以处理非线性等的低维数据空间，甚至是二维平面上来分析

8、，大大降问题，制约着它的进一步普遍应用。随着自动化、网低了直接分析多维复杂过程变量的难度，而在过程收稿日期：2003-10-02；修回日期：2003-12-10基金资助：国家自然科学基金（20376025），国家杰出青年科学基金（202225620），广东省“千百十”人才基金.2004，21（4）李秀喜等：基于数据分析的化工过程监测539［1］监测中得到了较好地应用。然而，常规PCA在实XL，2L-1｝，分别用常规PCA进行分析，分别确定保