在线分析仪表自检测控制方法及系统与流程

1.本发明涉及仪表检测技术领域，尤其涉及一种在线分析仪表自检测控制方法及系统。


背景技术：

2.在线分析仪表是一种化工生产用仪器，是用于化工生产流程中连续或周期性检测物质化学成分或某些物性的自动分析仪表，包括热导式和热化学式气体分析器等。
3.中国专利公开号：cn107101858a，公开了一种在线分析仪表预处理及保护系统，该专利通过对采样气体进表前各项指标的自动检控，实现过滤、除尘、减温、降压、除湿、防腐蚀、标定等自动化，并通过联锁保护系统对分析仪实现紧急保护处置，有效地保护了分析仪表，该方案有效地提高分析仪表监测性能和使用周期，提高了工业控制指标和环保数据的准确性，但是，该方案仅通过对气体的预处理以降低分析仪表的损耗，从而保证检测数据的准确性，该方案并未考虑分析仪表的自身检测精度，因此检测的数据仍存在准确性低的问题。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种在线分析仪表自检测控制方法及系统，用以克服现有技术中由于无法实现在线分析仪表的自检测导致的数据检测精度低的问题。
5.为实现上述目的，一方面，本发明提供一种在线分析仪表自检测控制方法，包括，步骤s1，通过采集模块实时采集在线分析仪表的运行状态数据；步骤s2，通过测试模块对在线分析仪表进行周期性测试，以确定在线分析仪表的检测精度，在进行周期性测试时，测试模块内设有测试周期ta，所述测试模块在测试周期内随机获取n次不同时间点检测的指标值，n＞1，并在每个时间点对样体进行人工化验，所述测试模块根据人工化验的指标值和检验的指标值确定在线分析仪表的检测精度，并根据检测精度计算单个在线分析仪表准确率，并根据单个在线分析仪表准确率计算多个在线分析仪表的总准确率；步骤s3，通过分析模块根据单个在线分析仪表准确率和总准确率设置运行状态数据的正常数据集合和异常数据集合，在周期性测试结束后，所述分析模块设有数据采集周期tb，当在线分析仪表数量为单个时，若准确率不满足要求，所述分析模块将该在线分析仪表在数据采集周期内实时采集的指标值集合作为异常数据集合r1，并在数据采集周期结束后停止准确率不满足要求的在线分析仪表运行，若准确率满足要求，所述分析模块将该在线分析仪表在数据采集周期内实时采集的指标值集合作为正常数据集合r2，并在数据采集周期结束后保持准确率满足要求的在线分析仪表运行，当在线分析仪表数量为多个时，所述分析模块将各准确率不满足要求的在线分析仪表在数据采集周期内实时采集的指标值集合的并集作为多个在线分析仪表的异常数据集合
△
r1，并将各准确率满足要求的在线分析仪表在数据采集周期内实时采集的指标值集合的并集作为多个在线分析仪表的正常数
据集合
△
r2，所述分析模块还根据在线分析仪表的总准确率设置多个在线分析仪表的正常数据集合
△
r2的取值和多个在线分析仪表的异常数据集合
△
r1的取值；步骤s4，通过监测模块根据数据采集周期后实时检测的运行状态数据与各所述数据集合对在线分析仪表实时进行安全状态监测，并根据该在线分析仪表的历史异常次数对当前的安全状态进行调整，同时，根据该在线分析仪表的持续运行时间对当前的安全状态进行校正；步骤s5，通过预警模块根据在线分析仪表的安全状态进行预警。
6.进一步地，在进行周期性测试时，所述测试模块根据在线分析仪表检测的指标值a1和同一时间点人工化验的指标值a2计算指标误差aa，设定aa=|a1-a2|，所述测试模块将计算得到的指标误差aa与预设指标误差aa0进行比对，并根据比对结果对在线分析仪表的检测精度进行判定，其中，当aa≤aa0时，所述测试模块判定该在线分析仪表的检测精度满足要求；当aa＞aa0时，所述测试模块判定该在线分析仪表的检测精度不满足要求。
7.进一步地，所述测试模块记录测试周期内在线分析仪表的检测精度判定结果，并计算在线分析仪表的准确率c，设定c=m/n，式中，m为测试周期中在线分析仪表检测精度满足要求的次数，当对同一样品设有多个在线分析仪表进行检测时，所述测试模块分别计算出各在线分析仪表的准确率，并计算在线分析仪表的总准确率cm，设定cm=（c1 c2 ...ck）/k，式中，k为在线分析仪表的数量，c1、c2...ck为各在线分析仪表的准确率。
8.进一步地，在设置各数据集合时，所述分析模块根据在线分析仪表的数量采取不同方式设置，其中，当存在多个在线分析仪表时，所述分析模块将多个在线分析仪表的总准确率cm与预设准确率cm0进行比对，并根据比对结果设置各数据集合，其中，若cm≤cm0，所述分析模块判定总准确率低，并计算多个在线分析仪表的异常数据集合
△
r1和多个在线分析仪表的正常数据集合
△
r2，设定
△
r1为各异常数据集合的并集，
△
r2为各正常数据集合的并集，当
△
r1∩
△
r2时，
△
r1不变，
△
r2取该集合中与
△
r1交集以外的集合；若cm＞cm0，所述分析模块判定总准确率高，并计算多个在线分析仪表的异常数据集合
△
r1和多个在线分析仪表的正常数据集合
△
r2，当
△
r1∩
△
r2时，
△
r2不变，
△
r1取该集合中与
△
r2交集以外的集合。
9.进一步地，在对单个在线分析仪表实时进行安全状态监测时，所述监测模块将数据采集周期后实时检测的指标值a0与各数据集合进行比对，并根据比对结果判定在线分析仪表的安全状态，其中，当a0∈r1或a0∈
△
r1时，所述监测模块判定该在线分析仪表异常，数据检测不准确；当a0∈r2或a0∈
△
r2时，所述监测模块判定该在线分析仪表无风险，数据检测正常。
10.进一步地，所述监测模块在判定该在线分析仪表异常时，所述监测模块获取该在线分析仪表的历史异常次数u，并将其与预设异常次数u0进行比对，并根据比对结果对安全状态进行调整，其中，若u≤u0，所述监测模块判定该在线分析仪表故障率较低，并根据下一时刻该在线
分析仪表的安全状态，对当前安全判定结果进行调整，若下一时刻的安全状态为无风险，则将安全判定结果调整为无风险，反之，则仍判定为异常；若u＞u0，所述监测模块判定该在线分析仪表故障率较高，不进行调整。
11.进一步地，所述监测模块在判定该在线分析仪表无风险时，所述监测模块获取该在线分析仪表的持续运行时间ta，并将其与各预设运行时间进行比对，并根据比对结果对安全状态进行校正，其中，当ta＜ta1时，所述监测模块判定运行时间短，不进行校正；当ta1≤ta＜ta2时，所述监测模块判定运行时间较长，并设置校正系数g对检测的指标值a0进行校正，1＜g＜1.1，并根据校正后的指标值重新判定安全状态；当ta2≤ta时，所述监测模块判定运行时间长，并将安全状态校正为异常；其中，ta1为第一预设运行时间，ta2为第二预设运行时间，ta1＜ta2。
12.进一步地，所述监测模块在对检测的指标值a0进行校正时，获取前一时刻检测的指标值at，并计算指标差
△
a，设定
△
a=a0-at，若
△
a＞0判定指标值为上升趋势，若
△
a=0判定指标值为平稳趋势，若
△
a＜0判定指标值为下降趋势，其中，当指标值为上升趋势时，所述监测模块将检测的指标值校正为a01，设定a01=a0 a0
×
g；当指标值为平稳趋势时，所述监测模块不进行校正；当指标值为下降趋势时，所述监测模块将检测的指标值校正为a02，设定a02=a0-a0
×
g。
13.进一步地，所述监测模块在确定在线分析仪表的安全状态后，所述预警模块根据安全状态判定结果进行相应预警，当判定在线分析仪表异常时，所述预警模块提示该在线分析仪表需进行检修，并停止该在线分析仪表的运行。
14.另一方面，本发明还提供一种在线分析仪表自检测控制系统，包括，采集模块，用以实时采集在线分析仪表检测的运行状态数据，所述运行状态数据为在线分析仪检测的指标值；测试模块，用以根据采集的运行状态数据对在线分析仪表进行周期性测试，其与所述采集模块连接；分析模块，用以根据周期性测试结果设置运行状态数据的正常数据集合和异常数据集合，其与所述测试模块连接；监测模块，用以根据实时检测的运行状态数据对在线分析仪表实时进行安全状态监测，其与所述分析模块连接；预警模块，用以根据在线分析仪表的安全状态进行预警。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过根据在线分析仪表在测试周期内多次检测的指标值及同一时刻人工化验的指标值，对在线分析仪表的检测精度进行测试，再通过确定检测精度是否符合要求以进一步计算在线分析仪表的准确率，通过确定单个在线分析仪表的准确率以获取正常数据集合和异常数据集合，从而对在线分析仪表进行监测，根据在线分析仪表实时检测的指标值与各数据集合的关系确定在线分析仪表的安全状态，以保证在线分析仪表对样品检测的精确度，若判定在线分析仪表异常，则及时进行预警以进行检修，从而保证在线分析仪表对样品的检测精度。
16.尤其，所述测试模块在进行周期性测试时，通过计算指标误差对在线分析仪表的检测精度进行判定，从而确定检测精度是否满足要求，以提高检测精确度，且所述测试模块还根据检测精度的判定结果计算单个在线分析仪表的准确率c，若设有多个相同在线分析仪表则计算总准确率，通过对在线分析仪表的准确率进行精确计算，以进一步提高在线分析仪表的检测精度。
17.尤其，所述分析模块在设置各数据集合时，根据在线分析仪表数量的不同采取不同设置方式，以提高设置各数据集合的精确度，从而提高在线分析仪表的检测精度，当仅存在单个在线分析仪表时，所述分析模块根据数据采集周期内实时采集的指标值集合进行设置，当存在多个时，所述分析模块根据总准确率及各在线分析仪表检测的指标值集合进行设置，通过精确设置各数据集合以进一步提高在线分析仪表的检测精度。
18.尤其，所述监测模块在确定安全状态判定结果后，若判定异常，则根据历史异常次数确定该在线分析仪表的故障率，若故障率高则证明判定结果准确，不进行调整，若故障率低则证明判定结果存在不真实性，此时根据下一时刻的判定结果确定其安全状态，若仍为异常，则判定其异常，反之则判定其正常，通过对安全判定结果进行调整，进一步提高了在线分析仪表自检测的准确度，从而提高在线分析仪表的检测精度。
19.尤其，所述监测模块在判定在线分析仪表的安全状态为无异常时，还根据持续运行时间ta对判定结果进行校正，当持续运行时间ta大于预设值时，通过将安全状态校正为异常，以及时停止运行时间长的在线分析仪表运行，以使及时对其进行检修，预防长时间运行导致检测精度低的问题，若持续运行时间ta在预设范围内，则通过校正实时检测的指标值，扩大指标值的趋势，以改变安全判定结果，提高了对在线分析仪表安全性判定的准确度，以提高在线分析仪表自检测的准确度，从而提高在线分析仪表的检测精度。
附图说明
20.图1为本实施例在线分析仪表自检测控制系统的结构示意图；图2为本实施例在线分析仪表自检测控制方法的流程示意图。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
22.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
23.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.请参阅图1所示，其为本实施例在线分析仪表自检测控制系统的结构示意图，所述系统包括，采集模块，用以实时采集在线分析仪表检测的运行状态数据，所述运行状态数据
为在线分析仪检测的指标值；测试模块，用以根据采集的运行状态数据对在线分析仪表进行周期性测试，其与所述采集模块连接；分析模块，用以根据周期性测试结果设置运行状态数据的正常数据集合和异常数据集合，其与所述测试模块连接；监测模块，用以根据实时检测的运行状态数据对在线分析仪表实时进行安全状态监测，其与所述分析模块连接；预警模块，用以根据在线分析仪表的安全状态进行预警。
25.具体而言，本实施例所述系统应用于云端，对接入物联网的在线分析仪表进行数据采集分析，并对在线分析仪表的安全状态进行实时监测，以实现对在线分析仪表的自检测，通过自检测及时进行检修预警，以保证在线分析仪表检测的准确度。
26.请参阅图2所示，其为本实施例在线分析仪表自检测控制方法的流程示意图，所述方法包括，步骤s1，通过采集模块实时采集在线分析仪表的运行状态数据；步骤s2，通过测试模块对在线分析仪表进行周期性测试，以确定在线分析仪表的检测精度，在进行周期性测试时，测试模块内设有测试周期ta，所述测试模块在测试周期内随机获取n次不同时间点检测的指标值，n＞1，并在每个时间点对样体进行人工化验，所述测试模块根据人工化验的指标值和检验的指标值确定在线分析仪表的检测精度，并根据检测精度计算单个在线分析仪表准确率，并根据单个在线分析仪表准确率计算多个在线分析仪表的总准确率；步骤s3，通过分析模块根据单个在线分析仪表准确率和总准确率设置运行状态数据的正常数据集合和异常数据集合，在周期性测试结束后，所述分析模块设有数据采集周期tb，数据采集周期为测试结束后的预设时间段，当在线分析仪表数量为单个时，若准确率不满足要求，所述分析模块将该在线分析仪表在数据采集周期内实时采集的指标值集合作为异常数据集合r1，并在数据采集周期结束后停止准确率不满足要求的在线分析仪表运行，若准确率满足要求，所述分析模块将该在线分析仪表在数据采集周期内实时采集的指标值集合作为正常数据集合r2，并在数据采集周期结束后保持准确率满足要求的在线分析仪表运行，当在线分析仪表数量为多个时，所述分析模块将各准确率不满足要求的在线分析仪表在数据采集周期内实时采集的指标值集合的并集作为多个在线分析仪表的异常数据集合
△
r1，并将各准确率满足要求的在线分析仪表在数据采集周期内实时采集的指标值集合的并集作为多个在线分析仪表的正常数据集合
△
r2，所述分析模块还根据在线分析仪表的总准确率设置多个在线分析仪表的正常数据集合
△
r2的取值和多个在线分析仪表的异常数据集合
△
r1的取值；步骤s4，通过监测模块根据数据采集周期后实时检测的运行状态数据与各所述数据集合对在线分析仪表实时进行安全状态监测，并根据该在线分析仪表的历史异常次数对当前的安全状态进行调整，同时，还根据该在线分析仪表的持续运行时间对当前的安全状态进行校正；步骤s5，通过预警模块根据在线分析仪表的安全状态进行预警。
27.具体而言，本实施例中首先根据在线分析仪表在测试周期内多次检测的指标值及
同一时刻人工化验的指标值，对在线分析仪表的检测精度进行测试，本实施例未对检测间隔进行限定，可根据样品检测量大小进行设置，如将间隔设置为1秒、1分钟、2分钟等，通过确定检测精度是否符合要求以进一步计算在线分析仪表的准确率，本实施例中还可设有多个相同在线分析仪表对同一样品进行检测，以提高检测效率，当存在多个在线分析仪表时则根据单个在线分析仪表的准确率计算总准确率，通过确定单个在线分析仪表的准确率以获取正常数据集合和异常数据集合，从而对在线分析仪表进行监测，根据在线分析仪表实时检测的指标值与各数据集合的关系确定在线分析仪表的安全状态，以保证在线分析仪表对样品检测的精确度，若判定在线分析仪表异常，则及时进行预警以进行检修，从而保证在线分析仪表对样品的检测精度。可以理解的是，本实施例未对人工化验过程做具体限定，在进行人工化验样品采集时，可通过在在线分析仪表的取样口安装带无线传输功能的阀门，并将其与系统进行物联实现数据交互，系统显示阀门的开关状态，并根据人工取样的时间要求，设定自动打开时间及打开持续时间，如打开后持续5秒后关闭，人工取走样品进行化验，值得注意的是，需保证取样时间与在线分析仪表检测时间一致，人工检测后，将检测结果输入系统进行比对，本领域技术人员还可选取其他方式进行人工化验，只需满足人工化验需求即可。
28.具体而言，所述步骤s2中，在进行周期性测试时，所述测试模块根据在线分析仪表检测的指标值a1和同一时间点人工化验的指标值a2计算指标误差aa，设定aa=|a1-a2|，所述测试模块将计算得到的指标误差aa与预设指标误差aa0进行比对，并根据比对结果对在线分析仪表的检测精度进行判定，其中，当aa≤aa0时，所述测试模块判定该在线分析仪表的检测精度满足要求；当aa＞aa0时，所述测试模块判定该在线分析仪表的检测精度不满足要求。
29.具体而言，所述测试模块记录测试周期内在线分析仪表的检测精度判定结果，并计算在线分析仪表的准确率c，设定c=m/n，式中，m为测试周期中在线分析仪表检测精度满足要求的次数，当对同一样品设有多个在线分析仪表进行检测时，所述测试模块分别计算出各在线分析仪表的准确率，并计算在线分析仪表的总准确率cm，设定cm=（c1 c2 ...ck）/k，式中，k为在线分析仪表的数量，c1、c2...ck为各在线分析仪表的准确率。
30.具体而言，本实施例中所述测试模块在进行周期性测试时，通过计算指标误差对在线分析仪表的检测精度进行判定，从而确定检测精度是否满足要求，以提高检测精确度，且所述测试模块还根据检测精度的判定结果计算单个在线分析仪表的准确率c，若设有多个相同在线分析仪表则计算总准确率，通过对在线分析仪表的准确率进行精确计算，以进一步提高在线分析仪表的检测精度。
31.具体而言，所述步骤s3中，在设置各数据集合时，所述分析模块根据在线分析仪表的数量采取不同方式设置，其中，当存在多个在线分析仪表时，所述分析模块将多个在线分析仪表的总准确率cm与预设准确率cm0进行比对，并根据比对结果设置各数据集合，其中，若cm≤cm0，所述分析模块判定总准确率低，并计算多个在线分析仪表的异常数据集合
△
r1和多个在线分析仪表的正常数据集合
△
r2，设定
△
r1为各异常数据集合的并集，
△
r2为各正常数据集合的并集，当
△
r1∩
△
r2时，
△
r1不变，
△
r2取该集合中与
△
r1交集以外的集合；
若cm＞cm0，所述分析模块判定总准确率高，并计算多个在线分析仪表的异常数据集合
△
r1和多个在线分析仪表的正常数据集合
△
r2，当
△
r1∩
△
r2时，
△
r2不变，
△
r1取该集合中与
△
r2交集以外的集合。
32.具体而言，本实施例中所述分析模块在设置各数据集合时，根据在线分析仪表数量的不同采取不同设置方式，以提高设置各数据集合的精确度，从而提高在线分析仪表的检测精度，当仅存在单个在线分析仪表时，所述分析模块根据数据采集周期内实时采集的指标值集合进行设置，当存在多个时，所述分析模块根据总准确率及各在线分析仪表检测的指标值集合进行设置，通过精确设置各数据集合以进一步提高在线分析仪表的检测精度。
33.具体而言，所述步骤s4中，在对单个在线分析仪表实时进行安全状态监测时，所述监测模块将数据采集周期后实时检测的指标值a0与各数据集合进行比对，并根据比对结果判定在线分析仪表的安全状态，其中，当a0∈r1或a0∈
△
r1时，所述监测模块判定该在线分析仪表异常，数据检测不准确；当a0∈r2或a0∈
△
r2时，所述监测模块判定该在线分析仪表无风险，数据检测正常。
34.具体而言，本实施例中所述监测模块通过将数据采集周期后实时检测的指标值与各数据集合进行比对，以对在线分析仪表的安全状态进行判定，从而实现在线分析仪表的自检测，以提高在线分析仪表的检测精度。本实施例中各数据集合由数据采集周期内采集得到，其范围较广，因此实时检测的指标值均会落在各数据集合中，若落在各数据集合以外，可选取最接近的数据集合进行安全状态判定，如检测的指标值为5，正常数据集合为6-10，异常数据集合为10-15，此时则认定a0∈r2或a0∈
△
r2。
35.具体而言，所述监测模块在判定该在线分析仪表异常时，所述监测模块获取该在线分析仪表的历史异常次数u，并将其与预设异常次数u0进行比对，并根据比对结果对安全状态进行调整，其中，若u≤u0，所述监测模块判定该在线分析仪表故障率较低，并根据下一时刻该在线分析仪表的安全状态，对当前安全判定结果进行调整，若下一时刻的安全状态为无风险，则将安全判定结果调整为无风险，反之，则仍判定为异常；若u＞u0，所述监测模块判定该在线分析仪表故障率较高，不进行调整。
36.具体而言，本实施例中所述监测模块在确定安全状态判定结果后，若判定异常，则根据历史异常次数确定该在线分析仪表的故障率，若故障率高则证明判定结果准确，不进行调整，若故障率低则证明判定结果存在不真实性，此时根据下一时刻的判定结果确定其安全状态，若仍为异常，则判定其异常，反之则判定其正常，通过对安全判定结果进行调整，进一步提高了在线分析仪表自检测的准确度，从而提高在线分析仪表的检测精度。
37.具体而言，所述监测模块在判定该在线分析仪表无风险时，所述监测模块获取该在线分析仪表的持续运行时间ta，并将其与各预设运行时间进行比对，并根据比对结果对安全状态进行校正，其中，当ta＜ta1时，所述监测模块判定运行时间短，不进行校正；当ta1≤ta＜ta2时，所述监测模块判定运行时间较长，并设置校正系数g对检测的
指标值a0进行校正，1＜g＜1.1，并根据校正后的指标值重新判定安全状态；当ta2≤ta时，所述监测模块判定运行时间长，并将安全状态校正为异常；其中，ta1为第一预设运行时间，ta2为第二预设运行时间，ta1＜ta2。
38.具体而言，所述监测模块在对检测的指标值a0进行校正时，获取前一时刻检测的指标值at，并计算指标差
△
a，设定
△
a=a0-at，若
△
a＞0判定指标值为上升趋势，若
△
a=0判定指标值为平稳趋势，若
△
a＜0判定指标值为下降趋势，其中，当指标值为上升趋势时，所述监测模块将检测的指标值校正为a01，设定a01=a0 a0
×
g；当指标值为平稳趋势时，所述监测模块不进行校正；当指标值为下降趋势时，所述监测模块将检测的指标值校正为a02，设定a02=a0-a0
×
g。
39.具体而言，本实施例中所述监测模块在判定在线分析仪表的安全状态为无异常时，还根据持续运行时间ta对判定结果进行校正，当持续运行时间ta大于预设值时，通过将安全状态校正为异常，以及时停止运行时间长的在线分析仪表运行，以使及时对其进行检修，预防长时间运行导致检测精度低的问题，若持续运行时间ta在预设范围内，则通过校正实时检测的指标值，扩大指标值的趋势，以改变安全判定结果，提高了对在线分析仪表安全性判定的准确度，以提高在线分析仪表自检测的准确度，从而提高在线分析仪表的检测精度。
40.具体而言，所述步骤s5中，所述监测模块在确定在线分析仪表的安全状态后，所述预警模块根据安全状态判定结果进行相应预警，当判定在线分析仪表异常时，所述预警模块提示该在线分析仪表需进行检修，并停止该在线分析仪表的运行。
41.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。