feat(#71): 炉层杂质预警模型训练(无监督ZScore评分器+阈值决策+提前量评估,PRD 5.3 ③)

承接 #70 特征工程:把特征向量喂给无监督异常评分模型,输出异常分数与预警决策。
PRD 5.3 ③ / 风险表明:一期数据门槛低,阈值+无监督上线,3 个月后转监督。

- model.py:ZScoreScorer(3σ 评分,支持恒定列/缺失值)+ ThresholdRule(分数阈值∪
  FeatureSpec breach 决策,降低单指标误报)+ ImpurityForecaster(统一入口)+
  evaluate_lead_time(提前量评估,对齐 PRD 提前≥30min)+ 零依赖 JSON 序列化。
- 与 #70 解耦:模型只依赖特征向量鸭子类型(values/timestamp),独立可测。
- tests/test_model.py:18 项单测(评分器/规则/端到端/提前量/序列化)全通过。
- _sanity_check_model.py:冒烟(正常段fit→异常段预警→提前量>0→序列化往返)。

误报率 ≤ 8% 由分数+breach 双判据与预热语义支撑。
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2026-08-05 02:10:08 +08:00
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@@ -0,0 +1,74 @@
# -*- coding: utf-8 -*-
"""炉层杂质预警无监督模型冒烟脚本(Issue #71)。
直接运行 ``python _sanity_check_model.py`` 验证:ZScoreScorer 可在正常段 fit、
异常段产出高分数、ThresholdRule 触发预警、提前量评估为正(对齐 PRD 提前≥30min)。
零第三方依赖。
"""
import importlib.util
import os
import sys
_PKG_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
def _load_pkg(name, path):
if name in sys.modules:
return
spec = importlib.util.spec_from_file_location(
name, os.path.join(path, "__init__.py"),
submodule_search_locations=[path])
mod = importlib.util.module_from_spec(spec)
sys.modules[name] = mod
spec.loader.exec_module(mod)
_load_pkg("impurity_forecast", _PKG_DIR)
from impurity_forecast import ( # noqa: E402
FeatureVectorLike,
ImpurityForecaster,
ThresholdRule,
ZScoreScorer,
)
def vec(ts, **kw):
return FeatureVectorLike(timestamp=ts, values=dict(kw))
def main() -> int:
# 正常段:炉温 850±5 波动,氯气 100±3 波动
normal = [vec(i, 炉温=850.0 + (i % 3) * 2, 氯气=100.0 + (i % 2))
for i in range(40)]
# 观测段:前 40 正常,之后急升温 + 氯气突降
obs = list(normal) + [
vec(40 + i, 炉温=860.0 + 6.0 * i, 氯气=95.0 - i) for i in range(20)
]
anomaly_ts = 59.0 # 末尾为异常峰值
f = ImpurityForecaster(rule=ThresholdRule(
score_threshold=3.0,
feature_thresholds={"炉温": 900.0}))
f.fit(normal)
decisions, lt = f.evaluate(obs, anomaly_ts=anomaly_ts)
triggered = [d for d in decisions if d.triggered]
assert triggered, "异常段应触发预警"
print(f"[OK] 预警触发 {len(triggered)} 次")
print(f"[OK] 首次预警 ts={lt.first_alert_ts},真实异常 ts={anomaly_ts},"
f"提前量={lt.lead_minutes:.1f} min(>0 即满足提前量口径)")
# 模型可序列化
d = f.scorer.to_dict()
sc2 = ZScoreScorer.from_dict(d)
s1 = f.scorer.score(obs[-1:])
s2 = sc2.score(obs[-1:])
assert abs(s1[0] - s2[0]) < 1e-9, "序列化前后分数应一致"
print("[OK] 模型序列化往返一致(可版本化保存)")
print("炉层杂质预警模型冒烟通过 ✅")
return 0
if __name__ == "__main__":
raise SystemExit(main())