本發(fā)明實(shí)施例涉及石油化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

重油催化裂化在我國(guó)煉油工業(yè)占有重要地位，對(duì)于要求降低生產(chǎn)能耗、物耗，減少非正常停車的煉油廠來(lái)說(shuō)，能通過(guò)生產(chǎn)操作優(yōu)化來(lái)保障裝置“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”運(yùn)行是最為經(jīng)濟(jì)與便捷的選擇。在煉化生產(chǎn)操作優(yōu)化方面，除了機(jī)理建模之外，數(shù)據(jù)建模也是一種重要手段。利用日常操作的數(shù)據(jù)，或者安排一定的測(cè)試，獲得過(guò)程的測(cè)試數(shù)據(jù)，然后利用統(tǒng)計(jì)方法或機(jī)器學(xué)習(xí)方法建立模型，即為數(shù)據(jù)建模，數(shù)據(jù)模型對(duì)原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量有著較高的要求。

然而在催化裂化裝置實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，由于采樣失真、測(cè)量誤差、設(shè)備故障、探頭老化及其他可能存在的影響因素，采集到的催化裂化裝置數(shù)據(jù)往往存在著不遵循數(shù)據(jù)波動(dòng)變化規(guī)律的采樣值。催化裂化裝置數(shù)據(jù)主要是指工業(yè)生產(chǎn)中與催化裂化相關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)并非由于正常的工藝調(diào)整所致，對(duì)工程師與科研工作者有效利用裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析造成了極大的困擾。為了提高采集到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，十分有必要對(duì)離群數(shù)據(jù)加以辨識(shí)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)的識(shí)別屬于時(shí)間序列離群點(diǎn)檢測(cè)的研究領(lǐng)域，其難點(diǎn)在于：采樣數(shù)據(jù)本身具有波動(dòng)性，正常的波動(dòng)不能當(dāng)做離群點(diǎn)來(lái)處理，需要關(guān)注的是這些正常波動(dòng)之外的異常數(shù)據(jù)。目前工程領(lǐng)域中，主要使用基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)識(shí)別離群數(shù)據(jù)，該方法計(jì)算簡(jiǎn)便，但需要事先知曉或推斷數(shù)據(jù)的分布情況，然而現(xiàn)實(shí)中的數(shù)據(jù)往往離理想狀態(tài)的數(shù)學(xué)分布相差較遠(yuǎn)，并且這類方法對(duì)維度較高、具有周期性的時(shí)序數(shù)據(jù)難以辨識(shí)?，F(xiàn)有技術(shù)中，普遍采用時(shí)間序列離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法，部分方法直接將非時(shí)序數(shù)據(jù)挖掘的方法應(yīng)用到時(shí)序數(shù)據(jù)中，忽視了周期性和波動(dòng)性，誤判率較高。

因此，如何提出一種方案，能夠提高催化裂化裝置離群數(shù)據(jù)識(shí)別的準(zhǔn)確性，成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供了及一種催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法及系統(tǒng)。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法，包括：

按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間獲取催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值，獲得所述原始屬性值的時(shí)間序列集合，所述原始屬性值包括：所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)的溫度、壓力、流量和殘?zhí)恐担?/p>

使用滑動(dòng)時(shí)間窗對(duì)所述時(shí)間序列集合進(jìn)行重構(gòu)，獲得所述原始屬性值的子序列集合，所述子序列集合中包括多個(gè)子序列；

獲取所述子序列集合的交互權(quán)值向量，根據(jù)所述交互權(quán)值向量和所述子序列集合，構(gòu)建加權(quán)序列集合，所述加權(quán)序列集合中包括多個(gè)加權(quán)子序列；

獲取所述加權(quán)序列集合中各個(gè)所述加權(quán)子序列的局部離群因子，根據(jù)所述局部離群因子識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述獲取所述子序列集合的交互權(quán)值向量包括：

獲取所述子序列集合中各個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的信息熵，根據(jù)所述信息熵獲取所述交互權(quán)值向量。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述交互權(quán)值向量和所述子序列集合，構(gòu)建多個(gè)加權(quán)序列集合，包括，將所述交互權(quán)值向量中的每個(gè)元素和所述子序列集合中的對(duì)應(yīng)的元素相乘，構(gòu)建所述加權(quán)序列集合。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述局部離群因子識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)，包括：

根據(jù)所述局部離群因子設(shè)置預(yù)設(shè)閾值；

將所述局部離群因子大于所述預(yù)設(shè)閾值的加權(quán)子序列作為離群子序列，將所述離群子序列中數(shù)值最大的數(shù)據(jù)作為所述離群數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述局部離群因子設(shè)置預(yù)設(shè)閾值包括：

獲取所述局部離群因子的第一四分位數(shù)和第三四分位數(shù)，利用公式f＝q3+3(q3-q1)設(shè)置所述預(yù)設(shè)閾值，式中：f表示所述預(yù)設(shè)閾值，q3表示所述局部離群因子的第三四分位數(shù)，q1表示所述局部離群因子的第一四分位數(shù)。

進(jìn)一步地，所述按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間獲取催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值，包括：按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間通過(guò)催化裂化裝置采集的在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取或按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析獲取。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別系統(tǒng)，包括：

時(shí)間序列生成單元，用于按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間獲取催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值，獲得所述原始屬性值的時(shí)間序列集合，所述原始屬性值包括：所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)的溫度、壓力、流量和殘?zhí)恐担?/p>

時(shí)間序列重構(gòu)單元，用于使用滑動(dòng)時(shí)間窗對(duì)所述時(shí)間序列集合進(jìn)行重構(gòu)，獲得所述原始屬性值的子序列集合，所述子序列集合中包括多個(gè)子序列；

加權(quán)序列生成單元，用于獲取所述子序列集合的交互權(quán)值向量，根據(jù)所述交互權(quán)值向量和所述子序列集合，構(gòu)建加權(quán)序列集合，所述加權(quán)序列集合中包括多個(gè)加權(quán)子序列；

離群數(shù)據(jù)識(shí)別單元，用于獲取所述加權(quán)序列集合中各個(gè)所述加權(quán)子序列的局部離群因子，根據(jù)所述局部離群因子識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述加權(quán)序列生成單元具體用于：

獲取所述子序列集合中各個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的信息熵，根據(jù)所述信息熵獲取所述交互權(quán)值向量。

再一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別的電子設(shè)備，包括：

至少一個(gè)處理器；以及

與所述處理器通信連接的至少一個(gè)存儲(chǔ)器，其中：

所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述處理器執(zhí)行的程序指令，所述處理器調(diào)用所述程序指令能夠執(zhí)行上述的方法。

又一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供的催化裂化離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法及系統(tǒng)，根據(jù)催化裂化裝置離線數(shù)據(jù)的波動(dòng)性和周期性特征，提出了基于滑動(dòng)時(shí)間窗和交互權(quán)向量加權(quán)的離群數(shù)據(jù)挖掘算法，對(duì)催化裂化裝置離線數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)加以有效識(shí)別，提高了催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高了催化裂化裝置數(shù)據(jù)的可靠性，為軟測(cè)量等后續(xù)應(yīng)用提供高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中又一催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中一催化裂化的溫度點(diǎn)數(shù)據(jù)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中信息熵賦權(quán)值的滑動(dòng)時(shí)間窗離群因子示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中無(wú)滑動(dòng)時(shí)間窗計(jì)算所得離群因子；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中有滑動(dòng)時(shí)間窗的離群因子；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中離群子序列和離群數(shù)據(jù)的識(shí)別結(jié)果示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例中催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例中用于催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法的流程示意圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的催化裂化離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法包括：

s1、按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間獲取催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值，獲得所述原始屬性值的時(shí)間序列集合，所述原始屬性值包括：所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)的溫度、壓力、流量和殘?zhí)恐担?/p>

具體地，從催化裂化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中提取出催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值，如溫度、壓力、流量等，原始屬性值的采樣時(shí)間間隔可以為一小時(shí)一次，采集到的原始屬性值構(gòu)成時(shí)間序列集合，如構(gòu)成長(zhǎng)度為n的時(shí)間序列集合x(chóng)＝{xi|i＝1,2,...,n}，i表示采樣時(shí)間，xi表示第i個(gè)小時(shí)獲取到的數(shù)據(jù)。其中生產(chǎn)數(shù)據(jù)即為催化裂化裝置數(shù)據(jù)，其具體包括但不限于：原料性質(zhì)：原料油密度、飽和烴含量、殘?zhí)康龋淮呋瘎┬再|(zhì)：再生劑活性等；操作變量：原料油流量、蠟油進(jìn)料量、預(yù)提升蒸汽流控、反應(yīng)壓力、提升管中部溫度等。此外，采樣時(shí)間也可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，不限于本發(fā)明實(shí)施例中的一小時(shí)一次?？梢钥闯?，本發(fā)明實(shí)施例中將采集到的催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值按照時(shí)間的順序，組合成時(shí)間序列集合。

其中，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值的獲取方法可以是：按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間通過(guò)催化裂化裝置采集的在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取或按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析獲取。即催化裂化裝置數(shù)據(jù)的原始屬性值既可以通過(guò)催化裂化裝置采集在線數(shù)據(jù)獲取，也可以通過(guò)煉廠實(shí)驗(yàn)室分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取，當(dāng)然根據(jù)需要，也可以通過(guò)其他方式獲取，本發(fā)明實(shí)施例不作具體限定。

s2、使用滑動(dòng)時(shí)間窗對(duì)所述時(shí)間序列集合進(jìn)行重構(gòu)，獲得所述原始屬性值的子序列集合，所述子序列集合中包括多個(gè)子序列；

具體地，獲取到催化裂化裝置數(shù)據(jù)的原始屬性值后，使用滑動(dòng)時(shí)間窗對(duì)由原始屬性值構(gòu)建的時(shí)間序列集合進(jìn)行重構(gòu)，獲取原始屬性值的子序列結(jié)合。具體可以設(shè)定窗寬，對(duì)時(shí)間序列集合進(jìn)行重新組合構(gòu)建，例如：使用滑動(dòng)時(shí)間窗對(duì)上述實(shí)施例中的時(shí)間序列集合x(chóng)進(jìn)行重構(gòu)，設(shè)定窗寬為w，則可以得到l(l＝n-w+1)個(gè)長(zhǎng)度為w的子序列，多個(gè)子序列構(gòu)建出子序列集合為w(s)＝{si|i＝1,...,n-w+1}。

s3、獲取所述子序列集合的交互權(quán)值向量，根據(jù)所述交互權(quán)值向量和所述子序列集合，構(gòu)建加權(quán)序列集合，所述加權(quán)序列集合中包括多個(gè)加權(quán)子序列；

具體地，獲取原始屬性值的子序列集合的交互權(quán)值向量，根據(jù)該交互權(quán)值向量和重構(gòu)后的子序列集合，構(gòu)建出加權(quán)序列集合。

s4、獲取所述加權(quán)序列集合中各個(gè)所述加權(quán)子序列的局部離群因子，根據(jù)所述局部離群因子識(shí)別出催化裂化中的離群數(shù)據(jù)。

具體地，獲取加權(quán)序列集合中各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子lof(localoutlierfactor)，根據(jù)獲取到的lof值識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)。

其中，所述根據(jù)所述局部離群因子識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)，包括：

根據(jù)所述局部離群因子設(shè)置預(yù)設(shè)閾值；

將所述局部離群因子大于所述預(yù)設(shè)閾值的加權(quán)子序列作為離群子序列，將所述離群子序列中數(shù)值最大的數(shù)據(jù)作為所述離群數(shù)據(jù)。

具體地，可以根據(jù)獲取到的加權(quán)序列集合中各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子lof值設(shè)置預(yù)設(shè)閾值，將各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子lof值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較。將其中局部離群因子lof值大于預(yù)設(shè)閾值的加權(quán)子序列作為離群子序列，將識(shí)別出的離群子序列中數(shù)值最大的數(shù)據(jù)作為離群數(shù)據(jù)。

其中，設(shè)置預(yù)設(shè)閾值的方法可以是：獲取所述局部離群因子的第一四分位數(shù)和第三四分位數(shù)，利用公式f＝q3+3(q3-q1)設(shè)置所述預(yù)設(shè)閾值，式中：f表示所述預(yù)設(shè)閾值，q3表示所述局部離群因子的第三四分位數(shù)，q1表示所述局部離群因子的第一四分位數(shù)。

具體提，先獲取各個(gè)加權(quán)子序列對(duì)應(yīng)的局部離群因子lof值中的第一四分位數(shù)和第三四分位數(shù)，即將各個(gè)加權(quán)子序列對(duì)應(yīng)的所有局部離群因子lof值由小到大排列后，獲取其中排在第25％的數(shù)據(jù)作為局部離群因子的第一四分位數(shù)，獲取其中排在第75％的數(shù)據(jù)作為局部離群因子的第三四分位數(shù)。再利用如下公式(1)，獲得預(yù)設(shè)閾值f：

f＝q3+3(q3-q1)(1)

式中：f——表示預(yù)設(shè)閾值，q3——表示局部離群因子的第三四分位數(shù)，q1——表示局部離群因子的第一四分位數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的催化裂化離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法，根據(jù)催化裂化裝置離線數(shù)據(jù)的波動(dòng)性和周期性特征，提出了基于滑動(dòng)時(shí)間窗和交互權(quán)向量加權(quán)的離群數(shù)據(jù)挖掘算法，對(duì)催化裂化裝置離線數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)加以有效識(shí)別，提高了催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高了催化裂化裝置數(shù)據(jù)的可靠性，為軟測(cè)量等后續(xù)應(yīng)用提供高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述獲取所述子序列集合的交互權(quán)值向量包括：

獲取所述子序列集合中各個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的信息熵，根據(jù)所述信息熵獲取所述交互權(quán)值向量。

具體地，獲取利用滑動(dòng)時(shí)間窗重構(gòu)獲得的子序列集合中各個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的信息熵，根據(jù)該信息熵獲取子序列集合的交互權(quán)向量，其中通過(guò)子序列集合中各個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的信息熵獲得子序列集合的交互權(quán)向量的方法如下：

首先計(jì)算子序列集合中每個(gè)子序列的信息熵，假設(shè)子序列集合w共有l(wèi)個(gè)w維的子序列，每一個(gè)子序列可看做w維空間點(diǎn)，對(duì)每一個(gè)子序列s的信息熵可以采用如下公式(2)獲得，

式中：ie(s)——表示子序列s的信息熵；

——表示子序列s中第一個(gè)元素的信息熵，相應(yīng)的分別表示子序列s中第2個(gè)、第w個(gè)元素的信息熵。

此外，子序列中各個(gè)元素的信息熵的具體計(jì)算方法如下：

將各個(gè)子序列看做數(shù)據(jù)集，子序列中的每個(gè)元素看做一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，則對(duì)于數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)點(diǎn)的k-距離鄰域包含到數(shù)據(jù)點(diǎn)p的距離不大于distk(p)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合，記作nk(p)，有如下公式(3)：

nk(p)＝{q|q∈w\p,dist(p,q)≤distk(p)}(3)

則數(shù)據(jù)點(diǎn)p的信息熵可以表示為如下公式(4)：

其中：dmin和dmax的計(jì)算方法如下公式(5)和(6)所示：

dmin＝min{dist(p,q)|q∈nk(p)}(5)

dmax＝max{dist(p,q)|q∈nk(p)}(6)

獲得子序列中每個(gè)元素的信息熵后，利用上述公式(2)即可獲得子序列的信息熵，進(jìn)步獲得子序列集合的信息熵。獲得子序列集合中每個(gè)子序列的信息熵后，使用如下公式(7)和(8)獲得交互權(quán)重向量：

式中：b(s)——表示子序列s的交互權(quán)重向量；

——表示子序列s中第i個(gè)元素的信息熵。

將各個(gè)子序列的交互權(quán)重向量組合成一個(gè)集合，即可獲得子序列集合的交互權(quán)值向量。

獲得子序列集合的交互權(quán)向量后，將子序列集合的交互權(quán)值向量中的每個(gè)元素和子序列集合中的對(duì)應(yīng)的元素相乘，構(gòu)建所述加權(quán)序列集合。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，子序列集合的交互權(quán)值向量和子序列集合是相同維度的矩陣，將兩個(gè)矩陣作乘法，即可獲得加權(quán)序列集合。

獲取到加權(quán)序列集合后，利用上述實(shí)施例的方法獲取各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子，進(jìn)一步根據(jù)該局部離群因子識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中又一催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法的流程示意圖，如圖2所示，下面結(jié)合某煉廠催化裂化裝置提升管反應(yīng)器一個(gè)月內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，具體介紹本發(fā)明實(shí)施例的具體方案：

t1、采集催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中一催化裂化的溫度點(diǎn)數(shù)據(jù)示意圖，如圖3所示，該圖的橫坐標(biāo)為采樣數(shù)，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)溫度。從催化裂化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集到提升管反應(yīng)器一個(gè)月內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，構(gòu)成長(zhǎng)度為744的時(shí)間序列集合x(chóng)＝{xi|i＝1,2,...,744}。

t2、使用滑動(dòng)時(shí)間窗構(gòu)建子序列集合。使用滑動(dòng)時(shí)間窗對(duì)時(shí)間序列集合x(chóng)進(jìn)行重構(gòu)，設(shè)定窗寬為24，則可以得到721個(gè)長(zhǎng)度為24的子序列，子序列集合為w(s)＝{si|i＝1,..,721}。

t3、獲取每個(gè)子序列的信息熵。子序列集合w共有721個(gè)24維的子序列，每一個(gè)子序列可看做24維空間點(diǎn)，獲取子序列集合中每個(gè)子序列的信息熵，具體獲取方法同上述實(shí)施例一致，此處不再贅述。

t4、獲取子序列集合的交互權(quán)向量。利用子序列集合中每個(gè)子序列的信息熵，獲取每個(gè)子序列的交互權(quán)向量，進(jìn)一步獲得子序列集合的交互權(quán)向量，具體獲取子序列和子序列集合的交互權(quán)向量的方法同上述實(shí)施例一致，此處不再贅述。

t5、構(gòu)建加權(quán)序列集合。將子序列集合的交互權(quán)值向量b中每個(gè)元素與子序列集合w中對(duì)應(yīng)的元素相乘，構(gòu)成加權(quán)序列集合wb。

t6、獲取各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子。對(duì)加權(quán)后的加權(quán)序列集合wb使用離群因子進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的局部離群因子lof值。其中各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子的具體可以采用如下方法進(jìn)行計(jì)算：

給定一個(gè)自然數(shù)k，計(jì)算每個(gè)加權(quán)數(shù)據(jù)p即加權(quán)子序列的k-距離，其大小按照定義為wb中加權(quán)數(shù)據(jù)p和離其最近的第k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)xk之間的距離，基于此，加權(quán)后加權(quán)數(shù)據(jù)p的k鄰域?yàn)槿缦鹿?9)：

nwk(p)＝{q|q∈w\p,dist(p,q)≤distwk(p)}(9)

加權(quán)數(shù)據(jù)p相對(duì)于xk的可達(dá)距離為如下公式(10)所示：

reachdistk(p,xk)＝max{distwk(xk),dist(p,xk)}(10)

加權(quán)數(shù)據(jù)p的k-局部可達(dá)密度定義為數(shù)據(jù)點(diǎn)p與其加權(quán)后k-距離鄰域的平均可達(dá)距離的倒數(shù)，具體如下公式(11)所示：

則數(shù)據(jù)點(diǎn)p即加權(quán)子序列的局部離群因子lofk(p)為如下公式(12)：

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中信息熵賦權(quán)值的滑動(dòng)時(shí)間窗離群因子示意圖，如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例采用上述方法獲得的加權(quán)序列集合的局部離群因子示意圖，該圖中橫坐標(biāo)為采樣數(shù)，縱坐標(biāo)為離群因子，從圖4可以識(shí)別出第297個(gè)加權(quán)子序列為離群子序列，其中存在離群點(diǎn)。圖5為本發(fā)明實(shí)施例中無(wú)滑動(dòng)時(shí)間窗計(jì)算所得離群因子，圖6為本發(fā)明實(shí)施例中有滑動(dòng)時(shí)間窗的離群因子。對(duì)比圖4、圖5和圖6，可以看出本發(fā)明實(shí)施例采用信息熵賦權(quán)值結(jié)合滑動(dòng)時(shí)間窗的方法獲取離群因子，既考慮到局部波動(dòng)因素，又兼顧數(shù)據(jù)整體的波動(dòng)性，提高了離群因子獲取的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高了催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)獲得的準(zhǔn)確性。

t7、獲取離群子序列。計(jì)算得到的加權(quán)序列集合中各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子lof值后，根據(jù)各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子的第一四分位數(shù)和第三四分位數(shù)，利用上述公式(1)設(shè)置局部離群因子的預(yù)設(shè)閾值。當(dāng)然根據(jù)需要，還可以根據(jù)其他方法設(shè)置離群因子的預(yù)設(shè)閾值，把各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子lof值與預(yù)設(shè)閾值對(duì)比，局部離群因子lof值越大，說(shuō)明該數(shù)據(jù)是離群數(shù)據(jù)的可能性越大，將局部離群因子大于該預(yù)設(shè)閾值的加權(quán)子序列作為離群子序列。

t8、識(shí)別離群數(shù)據(jù)。各個(gè)離群子序列中的最值即為時(shí)間序列集合x(chóng)的離群點(diǎn)。圖7為本發(fā)明實(shí)施例中離群子序列和離群數(shù)據(jù)的識(shí)別結(jié)果示意圖，如圖7所示，圖中橫坐標(biāo)為采樣點(diǎn)范圍是1～24，縱坐標(biāo)為溫度。圖4中識(shí)別出第297個(gè)子序列為離群子序列，其中存在離群點(diǎn)；圖7表示第297個(gè)加權(quán)子序列的具體內(nèi)容，其中的第7個(gè)點(diǎn)為原始數(shù)據(jù)中的第303個(gè)點(diǎn)(結(jié)合圖3可以獲得溫度為541.3的點(diǎn)為第303個(gè)點(diǎn))，即時(shí)間序列集合x(chóng)第303個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)為離群數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的催化裂化離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法，根據(jù)催化裂化裝置離線數(shù)據(jù)的波動(dòng)性和周期性特征，提出了基于滑動(dòng)時(shí)間窗和交互權(quán)向量加權(quán)的離群數(shù)據(jù)挖掘算法，既考慮到局部波動(dòng)因素，又兼顧數(shù)據(jù)整體的波動(dòng)性，對(duì)催化裂化裝置離線數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)加以有效識(shí)別，提高了催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高了催化裂化裝置數(shù)據(jù)的可靠性，為軟測(cè)量等后續(xù)應(yīng)用提供高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例中催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別系統(tǒng)包括：時(shí)間序列生成單元81、時(shí)間序列重構(gòu)單元82、加權(quán)序列生成單元83和離群數(shù)據(jù)識(shí)別單元84，其中：

時(shí)間序列生成單元81用于按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間獲取催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值，獲得所述原始屬性值的時(shí)間序列集合，所述原始屬性值包括：所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)的溫度、壓力、流量和殘?zhí)恐?；時(shí)間序列重構(gòu)單元82用于使用滑動(dòng)時(shí)間窗對(duì)所述時(shí)間序列集合進(jìn)行重構(gòu)，獲得所述原始屬性值的子序列集合，所述子序列集合中包括多個(gè)子序列；加權(quán)序列生成單元83用于獲取所述子序列集合的交互權(quán)值向量，根據(jù)所述交互權(quán)值向量和所述子序列集合，構(gòu)建加權(quán)序列集合，所述加權(quán)序列集合中包括多個(gè)加權(quán)子序列；離群數(shù)據(jù)識(shí)別單元84用于獲取所述加權(quán)序列集合中各個(gè)所述加權(quán)子序列的局部離群因子，根據(jù)所述局部離群因子識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)。

具體地，時(shí)間序列生成單元81從催化裂化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中提取出催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值，如溫度、壓力、流量等，原始屬性值的采樣時(shí)間間隔可以為一小時(shí)一次，采集到的原始屬性值構(gòu)成時(shí)間序列集合。獲取到催化裂化裝置數(shù)據(jù)的原始屬性值后，時(shí)間序列重構(gòu)單元82使用滑動(dòng)時(shí)間窗對(duì)由原始屬性值構(gòu)建的時(shí)間序列集合進(jìn)行重構(gòu)，獲取原始屬性值的子序列結(jié)合。具體可以設(shè)定窗寬，對(duì)時(shí)間序列集合進(jìn)行重新組合構(gòu)建，獲得多個(gè)子序列構(gòu)，建出子序列集合。加權(quán)序列生成單元83獲取原始屬性值的子序列集合的交互權(quán)值向量，根據(jù)該交互權(quán)值向量和重構(gòu)后的子序列集合，構(gòu)建出加權(quán)序列集合。離群數(shù)據(jù)識(shí)別單元84獲取加權(quán)序列集合中各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子lof(localoutlierfactor)，根據(jù)獲取到的lof值識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述加權(quán)序列生成單元具體用于：

獲取所述子序列集合中各個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的信息熵，根據(jù)所述信息熵獲取所述交互權(quán)值向量。

具體地，加權(quán)序列生成單元獲取利用滑動(dòng)時(shí)間窗重構(gòu)獲得的子序列集合中各個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的信息熵，根據(jù)該信息熵獲取子序列集合的交互權(quán)向量，其中通過(guò)子序列集合中各個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的信息熵獲得子序列集合的交互權(quán)向量的方法同上述實(shí)施例一致，此處不再贅述。

其中，離群數(shù)據(jù)識(shí)別單元具體用于：

根據(jù)所述局部離群因子設(shè)置預(yù)設(shè)閾值；

將所述局部離群因子大于所述預(yù)設(shè)閾值的加權(quán)子序列作為離群子序列，將所述離群子序列中數(shù)值最大的數(shù)據(jù)作為所述離群數(shù)據(jù)。

具體地，離群數(shù)據(jù)識(shí)別單元可以根據(jù)獲取到的加權(quán)序列集合中各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子lof值設(shè)置預(yù)設(shè)閾值，將各個(gè)加權(quán)子序列的局部離群因子lof值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較。將其中局部離群因子lof值大于預(yù)設(shè)閾值的加權(quán)子序列作為離群子序列，將識(shí)別出的離群子序列中數(shù)值最大的數(shù)據(jù)作為離群數(shù)據(jù)。

其中，離群數(shù)據(jù)識(shí)別單元設(shè)置預(yù)設(shè)閾值的方法可以是：獲取所述局部離群因子的第一四分位數(shù)和第三四分位數(shù)，利用公式f＝q3+3(q3-q1)設(shè)置所述預(yù)設(shè)閾值，式中：f表示所述預(yù)設(shè)閾值，q3表示所述局部離群因子的第三四分位數(shù)，q1表示所述局部離群因子的第一四分位數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別系統(tǒng)用于執(zhí)行上述方法，其具體實(shí)施方式同上述實(shí)施例一致，此處不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的催化裂化離群數(shù)據(jù)識(shí)別方法及系統(tǒng)，根據(jù)催化裂化裝置離線數(shù)據(jù)的波動(dòng)性和周期性特征，提出了基于滑動(dòng)時(shí)間窗和交互權(quán)向量加權(quán)的離群數(shù)據(jù)挖掘算法，既考慮到局部波動(dòng)因素，又兼顧數(shù)據(jù)整體的波動(dòng)性，對(duì)催化裂化裝置離線數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)加以有效識(shí)別，提高了催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高了催化裂化裝置數(shù)據(jù)的可靠性，為軟測(cè)量等后續(xù)應(yīng)用提供高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例中用于催化裂化裝置數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)識(shí)別的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖9所示，所述裝置可以包括：處理器(processor)901、存儲(chǔ)器(memory)902和通信總線903，其中，處理器901，存儲(chǔ)器902通過(guò)通信總線903完成相互間的通信。處理器901可以調(diào)用存儲(chǔ)器902中的邏輯指令，以執(zhí)行如下方法：按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間獲取催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值，獲得所述原始屬性值的時(shí)間序列集合，所述原始屬性值包括：所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)的溫度、壓力、流量和殘?zhí)恐?；使用滑?dòng)時(shí)間窗對(duì)所述時(shí)間序列集合進(jìn)行重構(gòu)，獲得所述原始屬性值的子序列集合，所述子序列集合中包括多個(gè)子序列；獲取所述子序列集合的交互權(quán)值向量，根據(jù)所述交互權(quán)值向量和所述子序列集合，構(gòu)建加權(quán)序列集合，所述加權(quán)序列集合中包括多個(gè)加權(quán)子序列；獲取所述加權(quán)序列集合中各個(gè)所述加權(quán)子序列的局部離群因子，根據(jù)所述局部離群因子識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)。

此外，上述的存儲(chǔ)器902中的邏輯指令可以通過(guò)軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述各方法實(shí)施例所提供的方法，例如包括：按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間獲取催化裂化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的原始屬性值，獲得所述原始屬性值的時(shí)間序列集合，所述原始屬性值包括：所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)的溫度、壓力、流量和殘?zhí)恐担皇褂没瑒?dòng)時(shí)間窗對(duì)所述時(shí)間序列集合進(jìn)行重構(gòu)，獲得所述原始屬性值的子序列集合，所述子序列集合中包括多個(gè)子序列；獲取所述子序列集合的交互權(quán)值向量，根據(jù)所述交互權(quán)值向量和所述子序列集合，構(gòu)建加權(quán)序列集合，所述加權(quán)序列集合中包括多個(gè)加權(quán)子序列；獲取所述加權(quán)序列集合中各個(gè)所述加權(quán)子序列的局部離群因子，根據(jù)所述局部離群因子識(shí)別出催化裂化裝置數(shù)據(jù)中的離群數(shù)據(jù)。

以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。