基于期望和波动的设备测点时段预警方法与系统

摘要

本发明属于设备测点的时段预警领域，提供了一种基于期望和波动的设备测点时段预警方法与系统。其中，该方法包括获取历史时间段内的设备测点参数数据；求取历史时间段内的设备测点参数数据的期望安全系数范围和波动安全系数范围；求取当前窗口的设备测点参数数据的期望值和波动值，并分别与期望安全系数范围和波动安全系数范围对应比较，根据比较结果进行相应预警。

说明书

技术领域

本发明属于设备测点的时段预警领域，尤其涉及一种基于期望和波动的设备测点时段预警方法与系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前市场中仅存在针对设备测点的告警，其主要是将设备瞬时数据与设定阈值进行比较来达到测点告警的目的，这种单测点设备告警方式的缺点为：仅能在设备非正常运行状况数据产生后，才能检测和推送预警，无法对设备运行可能产生异常提前进行告警。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种基于期望和波动的设备测点时段预警方法与系统，其可对设备性能和运行情况进行前瞻性预测，若设备运行可能产生异常提前进行告警，提前通知维修人员进行设备检查和养护，避免因设备故障造成人员伤亡和财产损失。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种基于期望和波动的设备测点时段预警方法。

一种基于期望和波动的设备测点时段预警方法，包括：

获取历史时间段内的设备测点参数数据；

求取历史时间段内的设备测点参数数据的期望安全系数范围和波动安全系数范围；

求取当前窗口的设备测点参数数据的期望值和波动值，并分别与期望安全系数范围和波动安全系数范围对应比较，根据比较结果进行相应预警：

若当前窗口的期望值不介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段期望预警；

若当前窗口的期望值介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值不介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段波段预警；

若当前窗口的期望值不介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值不介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段期望和超时段波段混合预警。

本发明的第二个方面提供一种基于期望和波动的设备测点时段预警系统。

一种基于期望和波动的设备测点时段预警系统，包括：

历史参数数据获取模块，其用于获取历史时间段内的设备测点参数数据；

期望及波动安全系数求取模块，其用于求取历史时间段内的设备测点参数数据的期望安全系数范围和波动安全系数范围；

预警模块，其用于求取当前窗口的设备测点参数数据的期望值和波动值，并分别与期望安全系数范围和波动安全系数范围对应比较，根据比较结果进行相应预警：

若当前窗口的期望值不介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段期望预警；

若当前窗口的期望值介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值不介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段波段预警；

若当前窗口的期望值不介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值不介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段期望和超时段波段混合预警。

本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于期望和波动的设备测点时段预警方法中的步骤。

本发明的第四个方面提供一种计算机设备。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于期望和波动的设备测点时段预警方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

设备指标时段预警是通过分析设备一段时间的运行工作状态数据，分析设备在时段时间内的运行质量，根据分析结果达到预警的目的，时段预警是对瞬时告警的补充，可有效减少设备事故的发生。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的基于期望和波动的设备测点时段预警方法流程图；

图2(a)是本发明实施例的期望和波动趋势；

图2(b)是本发明实施例的电流趋势。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

术语解释：

超时段期望预警，是采用系统指标运作以基本单元时间(比如：小时)为窗口的期望的变化,利用系统运作状态期望变化(以小时为基本单元)与指标标准对比窗口期望进行比较，评估系统指标当前运作状态。

超时段波动预警，是采用系统指标运作以基本单元时间(比如：小时)为窗口的方差的变化,利用系统运作状态方差变化(以小时为基本单元)与指标标准对比窗口方差进行比较,评估系统指标窗口内部数据运作变化规律。

通过对指标历史数据的运作状态评估分析，挖掘指标期望安全系数、指标波动安全系数，当时段窗口数据的期望或波动的运行规律超过安全系数时，发生时段预警。

(1)采用流式窗口移动技术处理数据的模式；

(2)采用历史数据分析维度相关安全系数。

本发明的总目标：通过对指标历史运行状态进行评估分析，挖掘指标期望、指标波动的安全系数。应用离差标准化算法解决多个维度量纲不统一的问题，为后面多维数据分析奠定基础。根据收集的历史数据计算多维变量的对应系数，最终通过均值、方差两个维度的联合，共同分析该组数据的运行负荷情况以及数据的波动情况。并对运行状态异常情况产生时段预警。

超时段告警主要是采用流式数据处理，标准化处理、窗口移动，大数分析等技术，通过对窗口内数据的期望和方差流处理计算，实时监控系统指标在指定时间区间内的运行状态。通过大量的历史数据分析系统指标运作状态的维度安全系数。通过实时监控的系统指标运行状态，对指标异常(负荷高、波动剧烈)的运行状态做出预警。

流式数据处理：流处理是一种用于处理连续数据的技术，并能在收到数据短时间内快速检测出异常条件，流处理的使用可以达到窗口数据的实时计算、实时分析等。

标准化处理：由于不同类型指标往往具有不同的量纲和量纲单位，这样的情况会影响到数据分析的结果，为了消除指标之间的量纲影响，需要进行数据标准化处理，以解决数据指标之间的可比性。模型采用min-max标准化算法，也称为离差标准化，是对原始数据的线性变换，使结果值映射到指定值之间。

窗口移动技术：数据窗口是根据每小时为一个窗口进行移动，窗口可以更改为多类型(六小时、12小时、24小时等)，数据窗口的设定可以根据设备的运行状况以及人为操作运行状况等。

大数据分析技术：通过测点历史数据处理分析，分析出该测点时间窗口内的维度数据安全范围系数，该系数在时间的推移下，安全系数会进行更新。(目前设置为一月更新一次)。

指标维度：指标维度表示该测点从不同维度上得出的期望以及方差数据。期望显示系统运作以小时为单位窗口的均值的变化。均值描述的是该系统指标指定时间子区间内平均负荷。方差描述的是该系统指标指定时间子区间内的波动情况。通过两个维度的联合，共同分析该组数据的运行负荷情况以及数据的波动情况。

其中，窗口标准：根据设备指标类型，划分处理数据窗口的不同标准(一小时、六小时、二十四小时等)。

流式处理：采用流式处理的方式，实时处理当前窗口时段内数据的期望与波动；实时处理标准对比窗口的期望与波动。

期望安全系数：采用大量历史数据分析与学习，通过对指标历史运行状态进行评估分析，挖掘当前指标的期望安全系数。

波动安全系数：采用大量历史数据分析与学习，通过对指标历史运行状态进行评估分析，挖掘当前指标的波动安全系数。

超时段期望预警：当前窗口的指标期望维度与标准对比窗口的期望进行比对，当差别范围在期望安全系数外，发生超时段期望预警。

超时段波动预警：当前窗口的指标波动维度与标准对比窗口的波动进行比对，当差别范围在波动安全系数外，发生超时段波动预警。

超时段期望、波动联合预警：当前窗口的指标期望、波动维度与标准对比窗口的期望、波动进行比对，当差别范围在期望安全系数、波动安全系数外，发生超时段期望、波动联合预警。

下面结合具体实施例来详细说明本发明的该基于期望和波动的设备测点时间预警方法的具体实施过程：

实施例一

如图1所示，本实施例的一种基于期望和波动的设备测点时段预警方法，包括：

S101：获取历史时间段内的设备测点参数数据。

在具体实施中，设备测点参数数据包括但不限于电流、电压、电量、温度等。

下面以门诊楼配电室低压柜11号电流为例，部分历史数据下表：

S102：求取历史时间段内的设备测点参数数据的期望安全系数范围和波动安全系数范围。

内系统的波动为：

即时时间区间波动：

历史数据的期望安全系数范围：

门诊楼配电室低压柜11号电流针对于上述时间之前的期望指数，滑动窗口时间设置为一天作为示例：

在设备安全运行时间内，一个较长历史检测窗口时间区间被划分为若干个时间子区间，其中在较长的检测时间窗口，

内系统的波动为：

其中：均值

即时时间区间波动：

指标历史数据的波动安全系数范围为：

其中：

门诊楼配电室低压柜11号电流，与上面期望安全电流时间相同的波动指数，此例的滑动窗口时间设置为一天：

S103：求取当前窗口的设备测点参数数据的期望值和波动值，并分别与期望安全系数范围和波动安全系数范围对应比较，根据比较结果进行相应预警：

若当前窗口的期望值不介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段期望预警；

若当前窗口的期望值介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值不介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段波段预警；

若当前窗口的期望值不介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值不介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段期望和超时段波段混合预警。

在本实施例中，应用上述表格中的数据计算：

期望值：

方差：

期望最小值：在这个例子中，最小值为5月20日20：00之前的23小时的每小时均值的最小值。

本例中的最小值为12.1271666666666。

期望最大值：在这个例子中，最小值为5月20日20：00之前的23小时的每小时均值的最大值。

本例中的最大值为29.5058333333333。

期望安全系数范围为：

上例中的

其安全系数范围最小值为：

其安全系数范围最大值为：

区间为[-0.441534966718102,0.530417343527084]

在这个例子中，最小值为5月20日20：00之前的23小时的每小时方差的最小值。

本例中的最小值为13.0132403055555。

方差最大值：在这个例子中，最小值为5月20日20：00之前的23小时的每小时方差的最大值。

本例中的最大值为131.769091666666。

指标历史数据的波动安全系数范围为：

上例中的

其波动安全系数范围最小值为：

其波动安全系数范围最大值为：

区间为[-0.814339263992934,1.436246653]。

上面提到的5月20日20：00这一个小时内的数据作为例子，其需要比较的期望系数为

因为其不在期望安全系数范围[-0.441534966718102,0.530417343527084]内，故产生报警。

其需要比较的波动系数为

因为波动系数在波动安全系数范围内区间为[-0.814339263992934,1.436246653]内，故不产生报警。

故此次数据仅需进行期望安全预警。

将上面的数据示成图像如图2(a)和图2(b)所示。

基于期望和波动的测点时段的精准预警克服了单测点设备仅能在设备非正常运行状况数据产生后，才能检测和推送预警的延迟性。本技术可对设备性能和运行情况进行前瞻性预测，若设备运行可能产生异常提前进行告警，提前通知维修人员进行设备检查和养护，避免因设备故障造成人员伤亡和财产损失。

实施例二

本实施例提供了一种基于期望和波动的设备测点时段预警系统，其包括：

历史参数数据获取模块，其用于获取历史时间段内的设备测点参数数据；

期望及波动安全系数求取模块，其用于求取历史时间段内的设备测点参数数据的期望安全系数范围和波动安全系数范围；

预警模块，其用于求取当前窗口的设备测点参数数据的期望值和波动值，并分别与期望安全系数范围和波动安全系数范围对应比较，根据比较结果进行相应预警：

若当前窗口的期望值不介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段期望预警；

若当前窗口的期望值介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值不介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段波段预警；

若当前窗口的期望值不介于期望安全系数最小值和最大值之间，当前窗口的波动值不介于波动安全系数最小值和最大值之间，则进行超时段期望和超时段波段混合预警。

此处需要说明的是，本实施例的基于期望和波动的设备测点时段预警系统中的各个模块，与实施例一中的基于期望和波动的设备测点时段预警方法中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。

实施例三

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的基于期望和波动的设备测点时段预警方法中的步骤。

实施例四

本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的基于期望和波动的设备测点时段预警方法中的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。