本发明面向呈现多模态特性的实际工业过程，通过模态划分、离线建模、在线监测三个步骤实现对多模态过程的故障监测。包括：步骤S1、基于变长度滑动窗口均值‑增广迪基福勒检验方法进行模态划分；步骤S2、着眼于常被忽视的过渡模态，使用动态局部主成分分析法对不同模态分别建模；步骤S3、充分利用历史模态，并提出模态匹配方法，确定当前在线数据所处的模态，从而进行准确的监测。本发明能够准确有效的完成多模态过程的划分、建模和在线监测一系列工作。对提高生产安全性、确保企业经济效益和生产效益具有重要意义。