[发明专利]一种时序数据非预期故障检测方法

权利要求书

1.一种时序数据非预期故障检测方法，其特征在于：实现该方法的系统包括数据预处理模块(1-1)、TK-Means聚类模块(1-2)、特征库生成模块(1-3)、检测判定模块(1-4)，其具体步骤是；

1)首先，采用数据预处理模块(1-1)对原始数据进行去野值、等间隔处理文件以及归一化处理，获取标准化的数据，并且提取相关多特征向量；

2)其次，采用TK-Means聚类模块(1-2)对特征向量进行聚类，然后基于聚类结果，将原始数据表示成特征字符串；

3)然后，采用特征库生成模块(1-3)对每个参数在数据预处理和聚类过程中的基本数据记录到参数信息库中，包括每个参数的最大值、最小值、簇中心向量和特征字符对应情况，然后生成一个用于记录所有参数组合特征的出现次数与频率的事件特征库；

4)最后，通过检测判定模块(1-4)对新数据实时获得其特征向量，并对同一时刻多个参数特征的组合与特征库中数据进行对比，如果该组合特征在特征库中已有记录，那么就是已知模式，否则就是检测到非预期模式，非预期模式就是潜在的非预期故障。

2.根据权利要求1所述时序数据非预期故障检测方法，其特征在于：所述的数据预处理模块(1-1)“去野值处理”是指删除无效野值，保留有效值；对数据进行等间隔处理保证在连续时间段内任意两个数据点之间的时间间隔相同；数据经过等间隔处理之后进行归一化处理消除不同量纲对结果的影响从而获取标准化的数据。

3.根据权利要求1所述时序数据非预期故障检测方法，其特征在于：所述的TK-Means聚类模块(1-2)采用申请号：2015105516228，一种时序数据异常特征的挖掘系统及方法，其中，‘a’表示最频繁出现的特征，‘b’表示次频繁出现的特征，依此类推；出现概率小于给定阈值0.02的特征被表示为‘？’；空数据，即未记录数据的区间或者被删除的区间，则用‘#’来表示。

4.根据权利要求1所述时序数据非预期故障检测方法，其特征在于：所述的特征库生成模块(1-3)生成一个参数信息库和一个事件特征库：

所述的参数信息库的建立包括：

2-1)取一个待处理参数；

2-2)在参数信息库中创建该参数的记录；

2-3)记录该参数的最大值和最小值特征；

2-4)记录该参数均值、方差、小波系数、傅立叶系数、频率特征的最大值和最小值；

2-5)获得该参数TK-Means聚类的结果；

2-6)聚类结果记录该参数每个簇中心向量及其对应的特征字符；

2-7)判断当前是否处理完所有的参数；如果未处理完所有参数，则转至步骤2-1重复执行上述过程；如果已经处理完所有参数，则执行步骤2-8)；

2-8)输出结果，更新参数信息库内容；生成参数信息库过程结束；

所述的事件特征库的建立过程：

3-1)对齐所有参数的特征字符序列；

3-2)记录特征库统计起止时间、窗口数目、参数组成；

3-3)置当前字符位置i为0；

3-4)判断当前字符位置i是否小于序列长度，如果当前字符位置i小于序列长度，则执行步骤3-5)，如果当前字符位置i大于或者等于序列长度则执行步骤3-10)；

3-5)取所有参数在i位置上的特征字符组合成特征模式t；

3-6)判定特征模式t是否已经存在于事件特征库中；如果模式t已经存在于事件特征库中，则执行步骤3-7)，特征模式t没有存在于事件特征库中，则执行步骤3-8)；

3-7)把特征模式t的出现次数加1；

3-8)把特征模式t的出现次数置为1；

3-9)把当前字符位置i加1；然后转至步骤3-4)重复执行上述循环直至当前字符位置i大于或者等于序列长度；

3-10)更新所有模式的出现频率，即用该模式的出现次数除以序列长度；

3-11)输出结果，更新事件特征库内容；生成事件特征库过程结束。

5.根据权利要求1所述时序数据非预期故障检测方法，其特征在于：所述的检测判定模块(1-4)的检测判定包括以下步骤：

4-1)取所有参数在当前窗口的数据；

4-2)取当前参数在当前窗口的特征向量；

4-3)计算该参数特征向量与该参数信息库中各簇中心向量的欧几里得距离d_i；

4-4)求取d_i中的最小值d；

4-5)判断d是否小于给定阈值δ，δ＝0.2)；如果d<δ，则执行步骤4-6)，否则

$h\left(w\right)=\left\{\begin{array}{c}\underset{i\&Element;T\&cap;d_i\&lt;\mathrm{\&delta;}}{\mathrm{argmin}\left\{d_i(w,c_i)\right\}}\\ \begin{array}{cc}?& d_i\&GreaterEqual;\mathrm{\&delta;}\end{array}\end{array}\right.$

执行步骤4-7)；

其中，h(w)表示当前窗口w的特征字符，T表示该参数特征字符的集合，d_i表示w与某个簇中心向量c_i之间的欧几里得距离,δ表示给定的阈值；

4-6)当前参数在当前窗口的特征字符为距离d所对应的特征字符；

4-7)当前参数在当前窗口的特征字符记为“？”；

4-8)判断所有参数是否已经处理完；如果参数未处理完则执行步骤4-9)，如果所有参数都已经处理完，则执行步骤4-10)；

4-9)取下一个参数；然后转至步骤重复执行4-2)至4-8)至所有参数都处理完；

4-10)把所有参数在当前窗口的特征字符组合成一个特征模式V；

4-11)判断事件特征库中是否包含当前特征模式V；

4-11)如果事件特征库中没有包含当前特征模式V，则执行步骤4-12)，如果事件特征库中已经包含了当前特征模式V，则执行步骤4-14)

4-12)当前窗口出现了一个非预期事件N，其特征模式为V；

4-13)记录并输出该非预期事件N的相关信息,非预期故障检测判定过程结束；

4-14)当前窗口出现了已知事件K，即特征库中模式V所对应的事件；

4-14)输出已知事件K的相关信息；非预期故障检测判定过程结束。