一种垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法及系统与流程

本发明属于生活垃圾焚烧，更具体地，涉及一种垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法及系统。

背景技术：

1、当前，生活垃圾焚烧自动监测数据越来越受到重视，自动监测数据更多地被应用于环境监管、企业常态化运营中，并与人工智能、云计算、区块链等技术结合，实现生产、增效、风险防控等方面的精细化管理，推动行业从高速发展向高质量发展转型。生活垃圾焚烧自动监测系统由传感器组成的感知层、用于数据传输的网络层、以及用于分析管理数据的应用层组成。

2、但是，生活垃圾焚烧自动检测系统的工作环境恶劣，存在高温高压复杂化学物质影响，感知层可靠性和网络层的稳定性受到挑战。基于感知层-网络层-应用层结构的自动监测数据系统，其采集、传输和应用过程往往面临数据质量参差不齐等情况，由于传感器故障、通讯中断、工况异常等原因，底层数据难以避免存在一定比例的异常值，而异常值一方面反映了监测系统的运行状况，另一方面在数据分析、人工智能模型构建等应用中经常显著影响模型的表现，或在应用于管理决策时影响判断结果。

3、因此，亟需针对垃圾焚烧生产线工况特征的自动监测数据异常检测方法和系统，判断生活垃圾焚烧自动检测系统的运行状态并解决数据预处理环节中的清洗难点。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法及系统，其目的在于通过对原始圾焚烧厂自动监测数据的预处理和粒度分析，以较小的计算代价检测垃圾焚烧厂自动监测系统的工作状态，包括稳定性和可靠性，由此解决现有的垃圾焚烧厂自动监测系统运行在恶劣的工作环境下导致数据不稳定或者不可靠的监测数据异常的技术问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法，包括以下步骤：

3、(1)收集垃圾焚烧厂自动监测系统采集的原始垃圾焚烧厂自动监测数据，所述垃圾焚烧厂自动监测数据涉及的垃圾焚烧厂自动监测参数来自焚烧炉、余热锅炉、烟气净化系统i段、烟气净化系统ii段、以及污染物监测装置；

4、(2)将步骤(1)获得的原始垃圾焚烧厂自动监测数据，按照粒度时间段取有效数据的平均均值，作为各个垃圾焚烧厂自动监测参数的粒度均值数据；所述粒度时间段，为预设长度的连续时间段；

5、(3)对步骤(2)获得的各个垃圾焚烧厂自动监测参数的粒度均值数据，分别进行空值检测、恒值检测、以及局部异常值检测，根据检测结果判断垃圾焚烧厂自动监测的工作状态；其中：

6、所述空值检测，即判断各个垃圾焚烧厂自动监测参数的粒度均值数据是否存在空值，若存在则判断垃圾焚烧厂自动监测系统对于该垃圾焚烧厂自动监测参数的监测存在异常；

7、所述恒值检测，即判断对预设垃圾焚烧厂自动监测参数集合中的其值在预设恒值检测时间段内粒度均值数据为恒定值的垃圾焚烧厂自动监测参数的范围，即该恒值检测时间段内的恒值参数集合，若恒值参数集合包含预设的垃圾焚烧厂自动监测参数和/或恒值参数集合的基数超过预设阈值，则判断垃圾焚烧厂自动监测系统异常；

8、所述局部异常值检测，即根据各个垃圾焚烧厂自动监测参数的粒度均值数据数值范围，判断垃圾焚烧厂自动监测系统涉及该参数的传感器及传输链路是否存在异常。

9、优选地，所述垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法，其所述垃圾焚烧厂自动监测参数，包括工况参数和污染物参数；

10、来自焚烧炉的自动监测数据的工况参数，包括：垃圾进料挡板指令、炉排一次风流量、炉排一次风压力、炉排二次风流量、以及炉膛温度；来自余热锅炉的工况参数，包括：锅炉主蒸汽流量、余热锅炉含氧量、省煤器出口温度；来自烟气净化系统i段的工况参数，包括：反应塔石灰浆流量信号、sncr脱硝装置氨水流量、活性炭流量、干粉流量、以及布袋除尘器压差；或来自烟气净化系统ii段的工况参数，包括：湿法脱酸塔氢氧化钠流量、以及scr脱硝装置氨水流量；

11、所述污染物参数，来自污染物监测装置的自动监测数据，包括：烟气各污染物排放浓度、烟气流量、烟气湿度、以及烟气含氧量。

12、优选地，所述垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法，其步骤(2)对于垃圾焚烧厂自动监测参数，其粒度均值数据按照如下方法计算：

13、获取粒度时间段内该垃圾焚烧厂自动监测参数的原始垃圾焚烧厂自动监测数据的值，当其全为空值时，将空值作为该垃圾焚烧厂自动监测参数在该粒度时间段的其粒度均值；否则，将非空值的平均值作为该垃圾焚烧厂自动监测参数在该粒度时间段的其粒度均值。

14、优选地，所述垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法，其步骤(2)当该粒度均值数据对应的垃圾焚烧厂自动监测系统采集的原始垃圾焚烧厂自动监测数据进行数据分析时，对于当垃圾焚烧厂自动监测参数中存在的空值相应的原始垃圾焚烧厂自动监测数据进行数据插补，作为修正垃圾焚烧厂自动监测数据；其中对相应原始垃圾焚烧厂自动监测数据进行数据插补，即将上一时刻的监测数据作为该垃圾焚烧厂自动监测参数该监测时刻的修正值。

15、优选地，所述垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法，其步骤(3)所述恒值检测采用的预设垃圾焚烧厂自动监测参数集合，为垃圾焚烧厂工况正常且垃圾焚烧厂自动监测系统正常情况下，其粒度均值在预设时间段内出现恒定值的概率即恒值概率小于预设阈值的参数的集合。

16、优选地，所述垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法，其若恒值参数集合包含恒值概率低于预设阈值的工况参数和/或污染物参数，则认为恒值参数集合包含预设的垃圾焚烧厂自动监测参数；

17、优选地，所述垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法，其所述恒值概率低于预设阈值的工况参数为：炉排一次风流量、炉排二次风流量；恒值概率低于预设阈值的污染物参数为颗粒物排放浓度、hcl排放浓度。

18、优选地，所述垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法，其所述局部异常值检测对于污染物参数，采用百分位数检测法识别其粒度均值数据是否存在数值异常；对于正值工况参数，即正常情况下数据为正值的工况参数，采用四分位间距检测法检测识别其粒度均值数据是否存在波动异常和/或采用百分位数检测法识别其粒度均值数据是否存在数值异常；对于负值工况参数，即正常情况下数据为负值或在负值和正值间波动的工况参数，采用百分位数检测法识别其粒度均值数据是否存在数值异常。

19、按照本发明的另一个方面，提供了一种的垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测系统，包括：原始数据收集模块、粒度均值模块、以及异常检测模块；

20、所述原始数据收集模块，用于收集垃圾焚烧厂自动监测系统采集的原始垃圾焚烧厂自动监测数据，并提交给所述粒度均值模块；

21、所述粒度均值模块，用于将原始垃圾焚烧厂自动监测数据，按照粒度时间段取有效数据的平均均值，作为各个垃圾焚烧厂自动监测参数的粒度均值数据；

22、所述异常检测模块，用于各个垃圾焚烧厂自动监测参数的粒度均值数据，分别进行空值检测、恒值检测、以及局部异常值检测，根据检测结果判断垃圾焚烧厂自动监测的工作状态，并提供给用户；包括并联或依次串联的空值检测子模块、恒值检测子模块、以及局部异常值检测子模块。

23、优选地，所述垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测系统，其所述粒度均值模块还用于对于当垃圾焚烧厂自动监测参数中存在的空值相应的原始垃圾焚烧厂自动监测数据进行数据插补，作为修正垃圾焚烧厂自动监测数据，输出给用户。

24、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

25、本发明提供的垃圾焚烧厂自动监测数据异常检测方法及系统，应用于垃圾焚烧厂自动监测系统，在不增加设备且及计算代价较小的前提下，通过对原始垃圾焚烧厂自动监测数据进行粒度分析，判断垃圾焚烧厂自动监测系统工作状态，对垃圾焚烧厂自动监测系统的设备进行健康状态监控，可提高垃圾焚烧厂自动监测系统的稳定性和用于垃圾焚烧生产线故障诊断的可靠性。

26、优选方案，同时能对底层的原始垃圾焚烧厂自动监测数据进行预处理，用于自动监测数据分析、建模或应用于管理决策过程中。同时，该异常检测方法和系统也可用于垃圾焚烧生产线故障诊断、设备健康状态监控等场景。