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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　《基于機(jī)理特征學(xué)習(xí)的化工過(guò)程異常工況智能識(shí)別》通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬重構(gòu)深度學(xué)習(xí)的標(biāo)簽樣本，采用定量相關(guān)系數(shù)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的機(jī)理特征提取方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)化工異常工況的半監(jiān)督學(xué)習(xí)。同時(shí)融合基于動(dòng)態(tài)機(jī)理貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，采用異常參數(shù)估計(jì)的反演機(jī)制，闡明動(dòng)態(tài)模擬與半監(jiān)督學(xué)習(xí)協(xié)同的化工異常診斷策略。本書有助于豐富和發(fā)展基于動(dòng)態(tài)模擬/半監(jiān)督學(xué)習(xí)的化工過(guò)程異常識(shí)別和診斷理論和方法，為實(shí)現(xiàn)化工過(guò)程安全穩(wěn)定運(yùn)行提供理論依據(jù)。全書共分10章。內(nèi)容涵蓋了“數(shù)據(jù)處理→數(shù)據(jù)檢測(cè)→異常識(shí)別→異常診斷→后果分析”的化工安全分析各個(gè)階段，構(gòu)成了機(jī)理分析與深度學(xué)習(xí)協(xié)同作用的化工異常工況分析思路。《基于機(jī)理特征學(xué)習(xí)的化工過(guò)程異常工況智能識(shí)別》可作為化工、安全及相關(guān)學(xué)科的研究生學(xué)習(xí)化工安全分析的教材及教師參考書，也可供相關(guān)學(xué)科的工程技術(shù)人員參考使用。

作者簡(jiǎn)介

　　田文德，青島科技大學(xué)化工學(xué)院，副院長(zhǎng)，教授，2001年于北京化工大學(xué)獲取化學(xué)工程專業(yè)工學(xué)博士學(xué)位，2003年由新加坡國(guó)立大學(xué)以博士后研究員身份完成項(xiàng)目研究后，進(jìn)入青島科技大學(xué)化工學(xué)院工作。主講本科課程“化工原理”、“過(guò)程工程計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”和研究生課程“化工過(guò)程綜合”。主要從事化工系統(tǒng)工程方向的研究工作，內(nèi)容涉及化工過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真、報(bào)警管理、故障診斷，已完成教育部留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目“化工安全生產(chǎn)中的智能故障診斷系統(tǒng)研究”、山東省優(yōu)*秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金項(xiàng)目“基于動(dòng)態(tài)模擬的化工過(guò)程故障診斷技術(shù)研究（No.2006BS05005）”、山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于動(dòng)態(tài)故障軟儀表的化工過(guò)程二級(jí)混合故障診斷系統(tǒng)（No. ZR2009BM033）”，在研山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于動(dòng)態(tài)模擬反問(wèn)題求解的精餾多故障診斷研究（No. ZR2013BL008）”和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于非線性動(dòng)態(tài)模型的精餾過(guò)程安全智能預(yù)測(cè)方法與預(yù)警策略研究（No. 21576143）”，期間還完成企業(yè)委托項(xiàng)目9項(xiàng)，發(fā)表論文40余篇，編寫專著1部、教材4部。目前為山東化學(xué)化工學(xué)會(huì)的化工安全專業(yè)委員會(huì)委員、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的評(píng)審專家。

圖書目錄

第1章緒論1
1.1化工過(guò)程安全1
1.1.1化工生產(chǎn)特點(diǎn)1
1.1.2化工過(guò)程異常工況1
1.1.3化工安全生產(chǎn)的意義3
1.2故障識(shí)別與診斷3
1.2.1基于解析模型的方法4
1.2.2基于知識(shí)的方法6
1.2.3基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法7
1.3機(jī)器學(xué)習(xí)9
1.3.1淺層學(xué)習(xí)9
1.3.2深度學(xué)習(xí)11
1.3.3深度學(xué)習(xí)算法分類12
1.3.4深度學(xué)習(xí)在化工故障診斷中的應(yīng)用15
1.4特征工程15
1.4.1特征提取與特征選擇15
1.4.2特征自適應(yīng)16
1.5研究思路17
本章小結(jié)20
參考文獻(xiàn)20

第2章數(shù)據(jù)預(yù)處理28
2.1基于GAN的缺失數(shù)據(jù)重建28
2.1.1生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)GAN28
2.1.2卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)29
2.1.3深度自編碼器30
2.1.4GAN模型搭建32
2.1.5GAN缺失數(shù)據(jù)重建結(jié)果32
2.2基于灰色時(shí)序模型的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)37
2.2.1灰色模型原理37
2.2.2時(shí)間序列模型39
2.2.3組合模型40
2.2.4檢驗(yàn)方法41
2.2.5實(shí)例應(yīng)用42
本章小結(jié)47
參考文獻(xiàn)47

第3章基于維度壓縮和聚類分析的化工報(bào)警閾值優(yōu)化49
3.1總體研究思路49
3.2基于PCA權(quán)重和Johnson轉(zhuǎn)換的多變量報(bào)警閾值優(yōu)化50
3.2.1研究思路50
3.2.2PCA求權(quán)重51
3.2.3Johnson轉(zhuǎn)換52
3.2.4平行坐標(biāo)53
3.3基于報(bào)警聚類和ACO的多變量報(bào)警閾值優(yōu)化54
3.3.1研究思路54
3.3.2報(bào)警系統(tǒng)效率指標(biāo)55
3.3.3報(bào)警聚類57
3.3.4熵權(quán)法求權(quán)重57
3.3.5閾值優(yōu)化58
3.4應(yīng)用實(shí)例研究60
3.4.1常減壓工業(yè)實(shí)例介紹60
3.4.2基于PCA權(quán)重和Johnson轉(zhuǎn)換的多變量報(bào)警閾值優(yōu)化方法應(yīng)用62
3.4.3基于報(bào)警聚類和ACO的多變量報(bào)警閾值優(yōu)化方法應(yīng)用71
3.4.4常減壓操作質(zhì)量分析75
本章小結(jié)76
參考文獻(xiàn)76

第4章基于特征工程的化工過(guò)程異常檢測(cè)77
4.1基于相關(guān)性系數(shù)Q分析的化工過(guò)程異常檢測(cè)77
4.1.1研究思路77
4.1.2基于相關(guān)性系數(shù)Q分析的化工過(guò)程異常檢測(cè)78
4.1.3實(shí)例分析83
4.2基于特征工程的化工過(guò)程異常檢測(cè)與識(shí)別88
4.2.1研究思路88
4.2.2基于特征工程的化工過(guò)程異常檢測(cè)與識(shí)別方法89
4.2.3實(shí)例分析94
本章小結(jié)102
參考文獻(xiàn)103

第5章基于特征自適應(yīng)與動(dòng)態(tài)主動(dòng)深度分歧的化工過(guò)程異常識(shí)別104
5.1總體研究思路104
5.2特征自適應(yīng)106
5.2.1研究思路106
5.2.2特征提取106
5.2.3自適應(yīng)108
5.3動(dòng)態(tài)主動(dòng)深度分歧的異常識(shí)別模型109
5.3.1研究思路109
5.3.2CNN基本模塊110
5.3.3LSTM基本模塊113
5.3.4動(dòng)態(tài)主動(dòng)學(xué)習(xí)114
5.4案例應(yīng)用研究115
5.4.1TE過(guò)程說(shuō)明116
5.4.2特征自適應(yīng)118
5.4.3動(dòng)態(tài)主動(dòng)深度分歧的異常識(shí)別模型123
本章小結(jié)131
參考文獻(xiàn)132

第6章基于LSTM的化工異常識(shí)別134
6.1LSTM模型134
6.1.1模型結(jié)構(gòu)134
6.1.2算法原理137
6.1.3超參數(shù)設(shè)置140
6.2LSTM訓(xùn)練策略141
6.2.15-折交叉驗(yàn)證141
6.2.2過(guò)擬合141
6.3LSTM訓(xùn)練過(guò)程142
6.4案例應(yīng)用與分析142
6.4.1數(shù)據(jù)集描述142
6.4.2異常識(shí)別結(jié)果144
本章小結(jié)147
參考文獻(xiàn)147

第7章基于圖論的化工異常識(shí)別148
7.1研究思路148
7.2特征選擇149
7.2.1變量相關(guān)性計(jì)算149
7.2.2基于圖論的特征選擇150
7.3深度學(xué)習(xí)模型151
7.3.1序列問(wèn)題學(xué)習(xí)過(guò)程151
7.3.2卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程153
7.4案例應(yīng)用與分析155
7.4.1動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集與預(yù)處理155
7.4.2圖論特征選擇156
7.4.3識(shí)別模型搭建157
7.4.4識(shí)別結(jié)果對(duì)比161
本章小結(jié)165
參考文獻(xiàn)166

第8章基于DBN的化工過(guò)程異常識(shí)別167
8.1基于VAE-DBN的異常工況識(shí)別167
8.1.1基于VAE-DBN的異常識(shí)別模型168
8.1.2案例應(yīng)用研究172
8.2基于SRCC-DBN的異常工況識(shí)別174
8.2.1研究思路174
8.2.2Spearman秩相關(guān)系數(shù)175
8.2.3深度置信網(wǎng)絡(luò)176
8.2.4案例應(yīng)用研究179
本章小結(jié)184
參考文獻(xiàn)184

第9章基于機(jī)理分析的化工過(guò)程故障診斷186
9.1基于機(jī)理相關(guān)分析貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程故障診斷186
9.1.1研究思路186
9.1.2機(jī)理相關(guān)分析貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法187
9.1.3案例應(yīng)用分析191
9.2基于動(dòng)態(tài)機(jī)理模型的異常反演197
9.2.1反演模型198
9.2.2案例應(yīng)用與分析199
本章小結(jié)208
參考文獻(xiàn)208

第10章化工過(guò)程異常的動(dòng)態(tài)定量后果分析210
10.1化工過(guò)程異常的動(dòng)態(tài)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估210
10.1.1研究思路210
10.1.2定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算211
10.1.3案例應(yīng)用與分析213
10.2基于計(jì)算流體力學(xué)的后果分析223
10.2.1計(jì)算流體力學(xué)簡(jiǎn)介224
10.2.2爆燃?xì)怏w的擴(kuò)散225
10.2.3基于MATLAB的氣體擴(kuò)散模擬227
10.2.4實(shí)例應(yīng)用228
本章小結(jié)235
參考文獻(xiàn)235