面向流程工业的报警管理系统研究与应用

论文摘要

在现代流程工业生产控制中,通过报警可及时发现生产过程中异常情况,然而,因为缺乏严格的报警管理和合理化的优化措施,导致有效报警淹没在大量无效的或重复的报警之中,报警泛滥成为一项威胁工厂安全与环境的严峻问题。高效、准确、科学的智能报警管理对于提高工厂的安全生产和操作至关重要,也是进一步进行优化、控制和故障诊断的基础。针对以上问题,本论文开展了以优化报警,减少无效报警数量、报警规则可配置、高级报警趋势预测、报警综合评估分析为目标的智能报警管理系统的研究与应用。本文首先从工业需求上论述报警管理的重要意义,然后概述了其概念和内涵。其次从报警系统目前存在的问题出发,提出了一个基于ISA S18.02标准及EEMUA191和ASM进行研究与设计的报警分析管理系统方案,通过研究数据流事件处理引擎和Drools规则引擎技术实现报警规则可配置。针对单个和多个报警的设计展开研究,揭示了误报与漏报、检测速度与鲁棒性的矛盾,并给出了常用的解决方法,包括针对单个报警的延迟、死区和滤波,针对多个报警的统计分析和因果报警的识别等。通过对ECA和高级报警抑制技术的研究,实现了面向流程工业的高级报警识别、分析评估。智能报警管理系统可实现采集底层系统的实际报警事件,统一报警数据源,进行统计和分析处理,实现报警信息的集成;快速识别各类报警,自动抑制不必要的频繁报警,突出更重要的报警,将不同的报警信息分类显示,并具备报警的逻辑判断、统计分析等功能;通过监控页面的形式展示报警信息,进行报警预测分析,并且为操作员消除报警提供指导。最后,本文对智能报警管理系统报警管理功能和性能进行了测试和验证。通过验证,该报警管理系统能够适用于工业控制领域常见报警应用,可实现实时监视和自动报警过滤,能够集成报警和过程数据,用于事故和报警策略审核;通过复杂事件的检测机制,实现了在复杂工况下对装置联锁报警的实时异常检测,保障装置安全平稳运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 报警系统概述
• 1.3.1 报警系统简介
• 1.3.2 报警管理系统研究现状
• 1.3.2.1 国内研究现状
• 1.3.2.2 国外研究现状
• 1.4 报警系统相关的主要标准
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 论文结构安排
• 第2章 报警管理系统总体设计
• 2.1 设计的原则和关键问题
• 2.2 报警管理系统总体功能设计
• 2.3 报警管理系统总体实现技术
• 2.3.1 复杂事件处理引擎
• 2.3.2 可配置的规则引擎
• 2.3.2.1 基于Drools的规则引擎实现
• 2.3.2.2 基于Drools的LDesigner
• 2.3.3 实时数据库
• 2.3.4 数据的采集与存储
• 2.3.5 对各种报警的处理
• 2.3.6 报警的识别和分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 报警处理关键技术
• 3.1 引言
• 3.2 数据的采集与存储
• 3.3 对基本报警的处理
• 3.4 对高级报警的处理
• 3.4.1 可视化的高级报警配置
• 3.4.2 对报警限的处理方法
• 3.4.3 多个报警的处理方法
• 3.4.4 报警的重要性的排序
• 3.4.5 对无效报警的处理方法
• 3.5 高级报警抑制的实现
• 3.5.1 基于数据驱动的报警技术
• 3.5.2 高级报警抑制技术
• 3.6 面向数据流的复杂事件处理技术
• 3.7 报警综合评估分析技术
• 3.7.1 报警评价主要性能指标
• 3.7.2 报警管理水平评价等级及性能指标
• 3.7.3 综合评估分析
• 3.7.4 合理化改进分析
• 3.8 本章小结
• 第4章 基于ECA规则的报警事件的判定技术及实现
• 4.1 引言
• 4.2 报警数据模型
• 4.3 报警事件判定规则——ECA
• 4.3.1 ECA规则的判定方法
• 4.3.2 匹配树报警判定规则集机制
• 4.3.3 基于向量Vector的匹配机制
• 4.4 报警及相关事件的定义
• 4.5 报警事件识别与抑制
• 4.6 本章小结
• 第5章 工业智能报警应用
• 5.1 应用实现
• 5.1.1 建设背景
• 5.1.2 主要目标
• 5.2 主要功能展示
• 5.2.1 实现功能
• 5.2.2 实际应用效果
• 5.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢