使用布隆滤波器确定系统中的异常事件的制作方法

本发明涉及确定系统中的异常事件。具体地，本发明涉及借助于布隆滤波器(bloom filter)将接收的与系统相关联的传感器数据与指示系统中的预定义的异常事件的数据进行比较。

背景技术：

1、能够检测电气或其他工业设备(例如，泵、控制器、开关设备、断路器等)的系统的操作中的异常是很重要的。这是因为异常可以指示系统的一部分出现故障，或者指示系统的一些或全部可能即将出现故障。例如，可以经由与系统相关联的传感器数据来检测系统中的操作异常。

2、在这样的系统中，及时和可靠地检测异常是至关重要的。这种检测可以允许在一个或多个系统组件出现故障之前解决系统中正在发展的问题，和/或可以允许在问题更广泛地传播到系统的不同部件之前隔离系统中相关的、受影响的部件，并且可能关闭系统。

3、提供合适的异常检测的一个挑战是需要检测异常和对异常动作的速度。某些系统可能需要相对快速的检测和动作时间，例如，几毫秒的数量级，以限制问题发展的影响或防止系统故障。一些已知的异常检测方法(例如，遗传算法、主成分分析)在这种情况下是不合适的，因为它们的处理或执行时间大于所需的检测和动作时间。

4、此外，在提供关键服务的系统中，必须最小化这些服务不可用的时间。因此，在完全需要的情况下，用于检测和管理这种系统中可能的故障的任何方法必须仅停止或减少部分或全部系统的操作。

5、正是在这种背景下设定了本发明。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定系统中的异常事件的计算机实现的方法。该方法可以包括定义表示多个预定义签名的布隆滤波器，每个预定义签名包括值的字符串，并且每个预定义签名指示系统中的异常事件。该方法可以包括从系统的多个传感器接收指示与系统相关联的多个操作参数的传感器数据。该方法可以包括基于接收的传感器数据，确定包括值的字符串并且指示系统的当前操作的当前签名。该方法可以包括比较当前签名与预定义签名，以确定系统中是否存在异常事件。比较步骤可以包括将布隆滤波器应用于当前签名。

2、如果在将布隆滤波器应用于当前签名时获得匹配，则该方法可以包括输出用于系统的控制动作。

3、预定义签名可以每一个都指示系统中的关键异常事件。控制动作可以包括以下一个或多个：自动停止系统的操作；自动将操作切换到备用系统；以及向用户发送警报。

4、该方法可以包括定义多个预定义第二签名，每个预定义第二签名包括值的字符串，并且每个预定义第二签名指示系统中的非关键异常事件。该方法可以包括比较当前签名与预定义第二签名，以确定系统中是否存在非关键异常事件。

5、该方法可以包括定义表示多个预定义第二签名的第二布隆滤波器。比较当前签名与预定义第二签名，包括将第二布隆滤波器应用于当前签名。

6、如果在将第二布隆滤波器应用于当前签名时获得匹配，则该方法可以包括根据比较输出用于系统的控制动作。

7、比较当前签名与预定义第二签名的步骤可以是在比较当前签名与预定义签名的步骤之后执行的。

8、如果在将布隆滤波器应用于当前签名时没有获得匹配，则可以执行比较当前签名与预定义第二签名的步骤。如果在比较当前签名和预定义签名的步骤之后执行控制动作之后，系统的至少部分操作继续，则可以执行比较当前签名与预定义第二签名的步骤。

9、该系统可以包括多个子系统。该方法可以包括为多个子系统中的每一个定义子系统布隆滤波器。每个子系统布隆滤波器可以表示多个预定义签名，每个预定义签名包括值的字符串，并且每个预定义签名指示相应子系统中的异常事件。布隆滤波器可以是通过合并多个子系统布隆滤波器来定义的。

10、如果在将布隆滤波器应用于当前签名时获得匹配，则该方法可以包括输出控制动作以自动停止系统的操作。

11、在自动停止系统的操作的步骤之后，该方法可以包括依次将子系统布隆滤波器中的每一个应用于当前签名，以确定在一个或多个子系统中是否存在异常事件。

12、对于多个子系统中的每一个，如果在将相应子系统布隆滤波器应用于当前签名时没有获得匹配，则该方法可以包括自动重启相应子系统的操作。

13、对于多个子系统中的每一个，如果在将相应子系统布隆滤波器应用于当前签名时获得匹配，则该方法可以包括将指示相应子系统中的异常事件的预定义签名中的每一个分别与当前签名进行比较。

14、对于多个子系统中的每一个，如果从单个比较步骤中没有获得匹配，则该方法可以包括自动重启相应子系统的操作。

15、对于多个子系统中的每一个，如果从单个比较步骤获得匹配，则该方法可以包括输出用于系统的控制动作。控制动作可以包括以下至少一个：自动将操作切换到备用子系统；以及向用户发送警报。

16、预定义签名可以每一个都指示多个子系统中的一个或多个子系统中的关键异常事件。

17、在将子系统布隆滤波器中的每一个应用于当前签名的步骤之后，该方法可以包括，对于多个子系统中的每一个，定义多个预定义第二签名，每个预定义第二签名包括值的字符串，并且每个预定义第二签名指示相应子系统中的非关键异常事件。该方法可以包括，对于多个子系统中的每一个，比较当前签名与相应子系统的预定义第二签名，以确定相应子系统中是否存在非关键异常事件。

18、该方法可以包括，对于多个子系统中的每一个，定义表示相应子系统中的多个预定义第二签名的第二子系统布隆滤波器。比较当前签名与预定义第二签名可以包括将相应的第二子系统布隆滤波器应用于当前签名。

19、对于多个子系统中的每一个，如果在将相应第二子系统布隆滤波器应用于当前签名时获得匹配，则该方法可以包括将指示相应子系统中的非关键异常事件的预定义签名中的每一个分别与当前签名进行比较。

20、对于多个子系统中的每一个，如果从单个比较步骤获得匹配，则该方法可以包括输出用于系统的控制动作。控制动作可以包括以下至少一个：自动停止相应子系统的操作；自动将操作切换到备用子系统；以及向用户发送警报。

21、确定当前签名可以包括为来自多个传感器中的每一个的传感器数据分配值。

22、确定当前签名可以包括将来自多个传感器中的每一个的传感器数据级联以获得级联的传感器数据字符串。

23、确定当前签名可以包括将函数应用于级联的传感器数据字符串以获得当前签名。该函数可以减少级联的传感器数据的长度，以获得当前签名的值的字符串。

24、该函数可以是快速哈希函数。

25、多个传感器可以包括电传感器。可选地，电传感器可以包括电流和/或电压传感器。多个传感器可以包括机械传感器。可选地，机械传感器包括速度传感器。多个传感器可以包括压力传感器。多个传感器可以包括环境传感器，例如，诸如温度或湿度传感器的天气传感器。

26、该系统可以是电气系统。该系统可以是发电系统。该系统可以是核电站、风力涡轮发电站、水电站等。

27、根据本发明的另一个方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有指令，指令在由处理器执行时，使处理器执行如上所限定的方法。

28、根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制系统的操作的控制器。控制器可以被配置为定义表示多个预定义签名的布隆滤波器，每个预定义签名包括值的字符串，并且每个预定义签名指示系统中的异常事件。控制器可以被配置为从系统的多个传感器接收指示与系统相关联的多个操作参数的传感器数据。控制器可以被配置为基于接收的传感器数据，确定包括值的字符串并且指示系统的当前操作的当前签名。控制器可以被配置为比较当前签名与预定义签名，以确定系统中是否存在异常事件。比较可以包括将布隆滤波器应用于当前签名。控制器可以被配置为根据比较输出用于系统的控制动作。