آناليز حساسيت و طراحي سيستم هشدار تك متغيره بر مبناي تايمر تاخير با لحاظ كردن خطاي اندازه گيري

Sensitivity Analysis and Design of Univariate Alarm System Based on Delay Timer Considering Measurement Errors

آستانه هشدار مهم ترين پارامتر يك سيستم مديريت هشدار است كه روي نرخ هشدارهاي ازدست رفته و هشدارهاي اشتباه اثر مي گذارد. دردسترس بودن تابع چگالي احتمال دو وضعيت نرمال و معيوب از ملزومات اصلي اين روش است و براساس داده هاي اخذشده از سيستم تخمين زده مي شود. وجود خطاي اندازه گيري به هر دليلي سبب عدم دقت در تخمين پارامترهاي آماري خواهد شد كه به دنبال آن آستانه هشدار نيز داراي عدم دقت خواهد بود. از اين رو درك و شناخت خطاي اندازه گيري براي مقابله با آن ضروري است كه در اين مقاله مورد بررسي خواهد گرفت. براي اين منظور ابتدا با استفاده از روش هاي تخمين پارامتر، پارامترهاي آماري متغير فرآيند تخمين زده خواهند شد و سپس با استفاده از قاعده انتشار نامعيني، ميزان تاثيرپذيري پارامترها و آستانه هشدار از خطاي اندازه گيري با فرض آن كه حداقل و حداكثر مقدار آن با استفاده از مشخصات سنسورها قابل تعيين است، مشخص خواهد شد. سپس به منظور كاهش اثر خطاي اندازه گيري بر عملكرد سيستم مديريت هشدار، بر مبناي الگوريتم تشخيص نقطه تغيير، يك الگوريتم تطبيقي طراحي خواهد شد كه بر اين اساس آستانه هشدار متناسب با ميزان خطاي موجود در اندازه گيري، خود را تغيير خواهد كرد. سودمندي و كارآيي الگوريتم پيشنهادشده به كمك قاعده مونت كارلو براي يك سيستم مديريت هشدار بر مبناي تايمر تاخير در شرايط يادشده بررسي خواهد شد. در نهايت، براي تشخيص عيب رسوب در توربين گازي v94.2، به عنوان يك نمونه واقعي صنعتي مورد ارزيابي قرار خواهد گرفت.

An alarm threshold plays an important role in an industrial fault detection system and directly contributes the False Alarm Rate (FAR) and Missed Alarm Rate (MAR). A crucial consideration for designing a threshold is estimating the Probability Density Function (PDF) of both normal and abnormal state based on recorded samples. The existence of measurement error in samples will be the contributors to an inaccurate estimation, following that, the alarm threshold will also be inaccurate. Therefore, grasping and recognizing measurement errors is highly important; in this paper, this problem will be investigated. For this purpose, firstly, a mathematical closedform of statistical parameters will be estimated, and, then, based on error propagation rule, the computation error of estimated parameters will be explored. It is assumed the high limit and low limit values of the measurement error are known or computable. Secondly, an approach is introduced to design a varying alarm threshold adapting to the current value of measurement error computing based on change detection algorithm. The proposed method is confirmed via a Monte Carlo simulation and it is finally applied to an industrial benchmark, Gas Turbine V94.2, experiencing fouling fault.