本發明公開一種基于近鄰局部異常因子的乙烯裂解爐運行狀態監測方法，在考慮乙烯裂解爐非穩態運行與時變特性的前提下，實現了實時的對乙烯裂解爐的采樣數據進行實時特征分析，從而有效的監測乙烯裂解爐的運行狀態。本發明方法通過實時構造近鄰局部異常因子的技術手段來解決乙烯裂解爐采樣數據的非穩態變化問題，實時的最大化在線新采樣數據與近鄰參考數據集之間的差異，來判斷新采樣數據是否反映除了乙烯裂解爐的異常。此外，本發明方法通過實時將正常的最新樣本數據引入到正常數據矩陣，并同時刪除最陳舊的樣本數據，實現了乙烯裂解爐運行狀態監測模型的實時更新。

技術領域

本發明涉及一種化工過程運行狀態監測方法，特別涉及一種基于近鄰局部異常因子的乙烯裂解爐運行狀態監測方法。

背景技術

乙烯裂解爐用于加工裂解氣，種類有雙輻射室、單輻射室及毫秒爐。乙烯裂解爐是乙烯生產裝置的核心設備，主要作用是把天然氣、煉廠氣、原油及石腦油等各類原材料加工成裂解氣，并提供給其它乙烯裝置，最終加工成乙烯、丙烯及各種副產品。乙烯裂解爐的生產能力及技術的高低，直接決定了整套乙烯裝置的生產規模、產量和產品品質，因此乙烯裂解爐在乙烯生產裝置乃至整套石油化工生產中都起到龍頭作用。

由此可見，乙烯裂解爐運行在期望狀態(即：正常狀態)對整個乙烯生產流程有著重要的作用，實時監測乙烯裂解爐的運行狀態是必不可少的。然而，傳統的監測乙烯裂解爐運行狀態都是通過監測某個或少數幾個關鍵的技術參數的變化來實現了。這種按照單變量思想監測關鍵變量的變化，只能對單個技術參數是否在允許變化范圍內進行實時監測，無法從整個系統的角度出發，實時監測乙烯裂解爐的運行狀態。

此外，乙烯裂解爐在實際運行中，其狀態會受到原料進料，蒸汽進料等因素的波動的影響，導致乙烯裂解爐的運行都是非穩態的。在此條件下采集到的數據都是非穩態樣本數據。傳統的數據驅動方法假設高斯分布，在乙烯裂解爐的樣本數據中是不成立的。因此，數據驅動的乙烯裂解爐運行狀態監測已知都是個比較棘手的問題。可幸的是，現階段由于工業大數據的推進，乙烯裂解爐對象安裝有多個測量儀表與計算機輔助系統，可以實時短間隔的測量樣本數據。這為實施數據驅動的乙烯裂解爐運行狀態監測奠定了充實的數據基礎。

在乙烯裂解爐采樣數據量充分的情況下，過程運行的非穩態特性導致高斯分布假設依舊不成立。然而，考慮到乙烯裂解爐異常運行狀態未可知，且任意數目或者任何變量的異常都可表示乙烯裂解爐運行狀態出現了異常。因此，針對乙烯裂解爐樣本數據的特征分析，理應實時在線進行。此外還得進一步考慮采樣數據的非穩態特性，不能將乙烯裂解爐的歷史樣本數據當成一個整體，還得實時更新乙烯裂解爐正常運行狀態下的樣本數據。

發明內容

本發明所要解決的主要技術問題是：在考慮乙烯裂解爐非穩態運行與時變特性的前提下，如何實時的對乙烯裂解爐的采樣數據進行實時特征分析，從而有效的監測乙烯裂解爐的運行狀態。具體來講，本發明方法通過實時的為乙烯裂解爐的在線采樣數據構造近鄰局部異常因子，并通過判斷該異常因子是否超限來監測乙烯裂解爐的運行狀態是否出現了異常。然后，實時的將正常運行狀態下的樣本數據更新至參考數據集中，從而保證了模型的自適應的更新特性。

本發明方法解決上述問題所采用的技術方案為：一種基于近鄰局部異常因子的乙烯裂解爐運行狀態監測方法，包括以下所示步驟。