توصيفگر ها :
سيستم هشدار , عيب لحظه اي تكي , الگوريتم شمارنده افزايشي- كاهشي , عيب لحظه اي متناوب , الگوريتم شمارنده و نگه دارنده
چكيده فارسي :
سيستمهاي هشدار به عنوان يكي از لايههاي حفاظتي، نقش مهمي در ايمني فرآيند دارند. عملكرد اين سيستمها با چالشهاي مختلفي در صنايع فرآيندي نظير هشدارهاي نادرست، هشدارهاي از دست رفته، هشدارهاي تكراري و تأخير در آشكارسازي مواجه است. در اين رساله، هدف ارائه الگوريتمهايي براي بهبود عملكرد سيستم هشدار براي يكي از انواع عيب، تحت عنوان عيب لحظهاي است. اين عيب بازه زماني كوتاهي دارد و ميتواند بهصورت تكي، متناوب و تصادفي ظاهر شود. آشكارسازي اين عيب با چالشهاي مختلفي رو به رو است. پديدههايي چون داده پرت، نويز و لرزش نوساني ميتواند تصميمگيري سيستم هشدار را با چالشهايي مواجه كند. براي بهبود عملكرد سيستم هشدار براي آشكارسازي عيب لحظهاي، در اين رساله به ارائه الگوريتم شمارنده افزايشي- كاهشي براي عيب لحظهاي تكي و الگوريتم شمارنده و نگهدارنده براي عيب لحظهاي متناوب پرداخته ميشود. در آشكارسازي عيب لحظهاي تكي، نشان داده ميشود كه الگوريتم شمارنده افزايشي- كاهشي نسبت به دو روش پركاربرد در سيستمهاي هشدار، يعني فيلتر و تايمر به ترتيب دقت بيشتر و تأخير كمتري دارد. در آشكارسازي عيب لحظهاي متناوب به كمك الگوريتم شمارنده و نگهدارنده، با توجه به رفتار تناوبي عيب، از تركيب شمارنده افزايشي-كاهشي براي داشتن تأخير كم، و نگهدارنده براي پيوستگي سيگنال هشدار استفاده شده است. از جمله ويژگيهاي مشترك هر دو الگوريتم، سادگي در طراحي و پياده سازي است. روش آشكارسازي عيب در الگوريتمهاي ارائه شده، استفاده از تغيير در توزيع دادهها است. در اين روشها فرض ميشود كه دادههاي دريافتي از سيستم در حالت سالم و معيوب داراي يك توزيع مشخص هستند كه با بروز عيب، توزيع دادهها از حالت سالم به معيوب تغيير ميكند. توصيف رياضي الگوريتمهاي پيش گفته با استفاده از تئوري زنجيره ماركوف ارائه شده و روابط تحليلي معيارهاي ارزيابي عملكرد سيستم هشدار، شامل نرخ هشدار نادرست، نرخ هشدار از دست رفته و تأخير در آشكارسازي براي آنها استخراج شده است. روابط به دست آمده به كمك شبيهسازي مونت كارلو صحت سنجي شده و روند طراحي پارامترهاي هريك از الگوريتمها، با مثال ارائه شده است. بهبود عملكرد سيستم هشدار با استفاده از الگوريتمهاي مطرح شده، نسبت به برخي از روشهاي موجود نشان داده شده است.
چكيده انگليسي :
As one of the protection layers, alarm systems play an important role in process safety. The performance of these systems faces various challenges in process industries, such as false alarms, missed alarms, repetitive alarms, and detection delays. In this thesis, the aim is to present algorithms to improve the performance of the alarm system for one of the types of faults, called momentary faults. This fault has a short time duration and can appear individually, periodically, and randomly. Revealing this fault is facing various challenges. Phenomena such as outliers, noise, and oscillation can make the decision-making of the alarm system challenging. To improve the performance of the alarm system for the detection of momentary faults, this thesis presents the up-down counter algorithm for single momentary faults and the counter and latch algorithm for periodic momentary faults. In detecting a single momentary fault, it is shown that the up-down counter algorithm has more accuracy and less delay than the two widely used methods in alarm systems, i.e. filter and delay timer, respectively. In the detection of periodic momentary faults with the help of the counter and latch algorithm, according to the periodic behavior of the fault, the combination of the up-down counter has been used to have a low delay, and the latch has been used for the continuity of the alarm signal. Among the common features of both algorithms is simplicity in design and implementation. The method of detecting the fault in the presented algorithms is to use the change in data distribution. In these methods, it is assumed that the data received from the system in a healthy and faulty state have a specific distribution, and when a fault occurs, the data distribution changes from a healthy state to a faulty one. The mathematical description of the mentioned algorithms is presented using the Markov chain theory and the analytical relations of the alarm system performance evaluation criteria, including false alarm rate, missed alarm rate, and detection delay are derived for them. The relationships obtained are verified with the help of Monte Carlo simulation and the process of designing the parameters of each algorithm is presented with an example. The improvement of the performance of the alarm system using the proposed algorithms has been shown compared to some existing methods.