Yazar
Tanrı korusun Athar
Basım Tarihi
2018-12-14
Konu
Bilgi işlem sistemleri, Bulut bilişim, Büyük veri, Ham petrol, Kazanlar, Veri işleme, Zaman serileri, Zaman serisi analizi, Zaman veri modeli, Çok değişkenli veriler
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
e6d66e8c-95ff-4d73-9932-49aba64bf08c
Lokasyon
Bilgisayar Bilimleri Bölümü
Tarih
2018-12-14
Örnek Metin
Bu tez, petrol rafinerileri gibi büyük ölçekli, kritik görev gerektiren endüstriyel tesislerde görülen büyük veri zorluklarını ele almaktadır. Bu tesisler, süreç verimliliği, çevre güvenliği ve kestirimci bakım amacıyla binlerce ve çeşitli tipte sensörler tarafından sürekli olarak izlenen ağır makinelerle (kazanlar, motorlar, türbinler vb.) donatılmıştır. Ancak sensörlerin kendileri de hata ve arızalara açıktır. Onlardan alınan verilerin kalitesi, sistem modelleme veya tahminde kullanılmadan önce doğrulanmalıdır. Gerçek zamanlı olarak yüksek doğrulukla veri doğrulama ve mutabakat sağlayabilecek güvenilir yöntem ve sistemlere ihtiyaç vardır. Ayrıca yüksek hızlı endüstriyel veri akışlarında kullanılabilecek doğru, basit ve verimli analitik modellerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu tezde, çok değişkenli sensör veri akışları üzerinden gerçek zamanlı veri doğrulama, büyük hata tespiti (GED) ve büyük hata sınıflandırması (GEC) için yöntemler geliştirilerek ilk olarak DREDGE adı verilen yeni bir yöntemin tasarımı ve uygulaması önerilmiş ve sunulmuştur. Bu süreçlerden elde edilen doğrulanmış ve yüksek kaliteli veriler daha sonra endüstriyel tesislerin desen analizi ve modellenmesinde kullanılmaktadır. Bir petrol rafinerisinin enerji ve petrokimya tesislerinden sensör verileri elde ettik ve bunları karmaşık bir olay işleme (CEP) motoruna entegre edilmiş çeşitli zaman serisi modelleme ve veri madenciliği tekniklerini kullanarak analiz ettik. Daha sonra, önerilen yöntemlerin hesaplama performansına etkileri inceleniyor ve hızlı sensör verisi akışları üzerinde sürdürülebilir olan rejimler ortaya çıkıyor. Dağıtılmış Kontrol Sistemleri (DCS), endüstriyel sistemlerdeki yüzlerce sensörü sürekli olarak izler ve sistemin değişkenleri arasındaki ilişkiler zamanla değişebilir. Bu büyük ölçekli endüstriyel sistemler için, özellikle zamanla değişen sistemler için toplu işleme modellerinden daha etkili olduğu gösterilen akış analizi kullanılarak operasyonel mod (veya durum) tanımlama yöntemleri geliştirilmiş ve sunulmuştur. Modlar arasındaki sapmaları tespit etmek için, bir petrol rafinerisinden gelen sensör veri akışları üzerinde regresyon analizi, K-ortalamaları ve DBSCAN kümelemesi gibi tahmine dayalı modelleme teknikleri kullanılıyor ve modeller, pencere tabanlı analiz kullanılarak gerçek zamanlı olarak güncelleniyor. Ek olarak, sistemlerin çoklu çalışma modlarını temsil eden verilerin sabit durumları arasındaki kaymalar da tespit edilir. Ayrıca modelin yeniden yapılandırılmasının gerekli olduğu zaman DBSCAN algoritması kullanılarak belirlenir. Model güncelleme maliyetlerini ve tahmin hatalarını azaltan, TCP tıkanıklık kontrol algoritmasını temel alan uyarlanabilir bir pencere boyutu ayarlama yaklaşımı önerilmiştir. Son olarak, DCS üzerinden birleşik veri ve analitik işleme için Petrol ve Gaz endüstrisine yönelik yeni bir Lambda mimarisi önerdik. Bulut entegrasyonu sorunlarını tartıştık ve önerilen mimari içerisinde sensör arıza tespit ve sınıflandırma modüllerinin uygulanmasına ilişkin deneyimlerimizi paylaştık. Bu tesiste çalışan ağır sanayi makinaları (kazanlar, motorlar, türbinler, vb.) binlerce çeşitte ve çeşitli tipte duyargarlar ile sürekli olarak ölçümlenmekte ve üretimde verimlilik artışı, iş-çevre güvenliği ve bakım bakımının yapıldığı gibi kesintiler yapılmaktadır. Ancak dayanıklılıklar da bozulabilmekte veya hatalı ölçümler yapabilmektedirler. Bunlar tarafından veri ölçümlerinin kalitesi, sistem içeriği veya tahmin edilmeden kullanılmadan önce doğrulanmalıdır. Bu sayede gerçek zamanlı ve yüksek doğrulukla veri iyileştirmesi mümkün, güvenilir yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Geliştirme yöntemlerinin çok hızlı endüstriyel veri depolamalarını takip edebilmeleri için, doğrulukları kadar basit ve etkin olmaları da gerekmektedir. Bu tezde DREDGE çevrimdışı olarak, öncelikle gerçek zamanlı doğrulama, kaba hata tespitleri ve kata hataların görülebilmesi için gelişmiş metot tasarımı ve gerçekleme bilgileri sunulmaktadır. Bu işlemlerin ardından elde edilen doğrulanmış ve yüksek kaliteli veri, desen analizi ve endüstri tesislerinin bütünsel bölümleri için kullanılmaktadır. Çalışmada bir petrol rafinerisinin güç üretimi ve petrokimya tesislerinden elde edilmiş gerçek duyarga verileri, zaman-serisi ve veri madenciliği modellerinin eğitiminde kullanılmış ve elde edilen modeller Karmaşık Olay İşleme motoruna entegre edilmişlerdir. Daha sonra bu modellerin motor içindeki performansları çalışılarak, hızlı veri akışları üzerindeki sürdürülebilir rejimlerin hataları korunur. Böylelikle büyük-ölçekli endüstriyel sistemlerin çeşitliliği, durum değişiklikleri için akış analitiğine dayalı yöntemler geliştirilmekte ve özellikle zamana-bağlı döngüler sistemlerinde, toplu işleme yapan modellere göre daha etkin çalışılmaktadır. Dağıtık kontrol sistemleri sürekli olarak özenli duyargayı takip etmekte olup, değişkenler arası satışlar zaman içerisinde değişebilmektedir. Petrol rafinelerindeki cihazlar arasında modlar arası geçişleri fark edebilmek için veri akışları üzerinde gerçek zamanlı ve zaman-pencereli sayısal regresyon analizi, K-means ve DBSCAN kümeleme birimleri teknikleri kullanılmıştır. Ayrıca durağan-durumlar arası kayışlar sabitlenir, sağlanan mod geçişleri de sabitlenir. Gerçek zamanlı DBSCAN kullanılarak model değişikliği veya düzenlemesinin gerektiği anlaşılmıştır. Bu bölümde son olarak zaman-pencere boyutlarının TCP güncellemeleri ile adaptif olarak değiştirilmeleri önerilmiş ve model güncelleme maliyeti ile tahminsel hatalara olumlu etkiler gözlemlenmiştir. Son olarak, rafineri endüstrisi için dağıtım kontrol sistemleri (DCS) sistematik olarak yönelik, birleşik (çevrimiçi - çevrimdışı) analitik işleme içeren yeni bir Lambda şematik teknikleri içerir. Önerilen mimarinin buluta değişiklikleri ile içindeki sensörlü hata farklılıkları ve dağılımlarına yönelik modüllerin eklenmesine yönelik bilgi paylaşımı yapılmaktadır.
