DIMS数据校验方法及程序说明

输水系统的控制取决于从沿线一系列传感器传来的可靠数据信息。为了确保DIMS采集到的这些数据的质量，提供了基于CROSS VILIDATION的有效性校验。

数据校验是基于称作CUSUM（累计求和）的方式，这里采用的CUSUM算法叫做图表CUSUM或算术CUSUM，以下介绍了CUSUM的方法和要求。

传递到CUSUM程序去的数值是测量值和理论值（由MOUSE模型计算出来的）之间的绝对差值，当两个数值非常匹配时，该值将为0，当两者不匹配时，计算结果将增大，最终导致CUSUM算式对此作出反应，指示某个传感器出现故障或其他什么地方出错。CUNSUM程序的灵敏性取决于该程序是如何启动的，以下将对此进行介绍。

上面描述的方法存在两种特殊的情况。一种情况是在同一个地点安装有两个冗余的传感器，而MOUSE仿真只提供一个该地点的计算结果，每个传感器的测量值都与由MOUSE提供的同一个值相比较，如GM1进口调压井，CROSS校验是通过两个独立的CUSUM校验来处理的。第二种特殊情况只是在申同嘴水库出现，该申同嘴水库安装有3个水位传感器，1个位于水库的进口，2个位于水库出口。而MOUSE仿真只为申同嘴水库提供一个水位计算值，假如传感器IL位于进口，传感器OL 1和OL 2位于水库出口，我们有如下公式：上述两个值Val 1和Val 2再与MOUSE仿真提供的数值进行比较并传递到CUSUM程序中。如果CUSUM程序报告Val 1故障（Val 1Err）或Val 2故障（Val 2Err），或两者同时故障，则根据基于公式Ⅰ、Ⅱ的下列方案发出正确的报警：

还有一种数据校验的类型是针对含沙量测量的传感器。含沙量测量传感器位于万家寨水库和南干7号隧洞出口。对于万家寨水库的含沙量，将通过一个位于DIMS系统中用户定义的变量来评价，该数值可以根据要求修改，含沙量的单位是kg/m3，设置的默认值为10.7kg/m3。在南干7号隧洞出口，含沙量的变化率将与一个常数比较，该常数反应一段时间内含沙量的百分变化率。该数值可以根据要求修改。可以接受的含沙量变化率的默认值为0.5，即等于50%。反应该变化的时间单位是每分钟默认值为5。

如果在上述校验过程中产生报警，则SCADA系统中将发出报警。校验含沙量时不使用CUSUM。

由DIMS系统支持的CUSUM方法是基于运行在平均值上的图表或算术CUSUM，该方法及其要求在下面各节进行了描述。

该算法基于平均值计算，检测信号的偏移。通过累积与一个预定的平均值的偏差来进行计算，高于或低于目标值用一个统计值C+或C-来表示，通过下列公式计算：

式中 xi——信号；

μ0——目标平均值；

K——参考值。

C+和C-分别叫做ONE SIDE UPPER和ONE SIDE LOWER。(www.xing528.com)

K通常是一个参考值。一般选择为μ0和μ1的一半，前者表示“好”数据的平均值，μ1则表示被认为是超出控制数据的平均值。为了启动CUSUM程序，必须同时提供μ0和μ1值。

K=abs(μ1-μ0)/2

K值通过下列表达式求出：k=K/σ

其中σ表示“好”值的标准偏移，作为CUSUM的初始条件该偏移值必须提供。

在启动CUSUM时还必须提供ARL 0（平均运行长度0），该值定义了不管数据好坏，CUSUM程序在报告错误之前可以接受的运行时间。ARL 0说明了CUSUM程序对数据变化作出反应的速度。

ARL 0=[exp(2kb)-2k(b-1)]/(2k 2)

ARL 0不能直接计算，但是为了得到一个接近希望值的ARL 0，b必须进行估算。为了启动CUSUM程序需要的最终参数是一个精确值。在估算b的时候，该参数决定了ARL 0能够算得多精确。当b估算出来后，决策间隔H就可以计算出来：

h=b-1.166;H=hσ

最终可以计算出CUSUMS

如果CUSUM值等于0，表明OK，一旦CUSUM开始累计，校验程序就进入警告状态。当C+i和/或C-i超过决策间隔H，则认为检测出错误，CUSUM的初始状态给定为C+1=C-1=0；

YRCFS系统将安装和运行在TCS和GM3CS，高度可靠性是YRCFS的一个关键因素。在TCS和GM3CS系统都将采用冗余配置，都同时装有两套YRCFS，以确保应用软件足够的冗余度。