本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)，更具體地說，本發(fā)明是一種空調濾清器監(jiān)管系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、空調濾清器的功能是過濾從外界進入車廂內部的空氣，提高空氣的潔凈度，防止雜質、微小顆粒物、花粉、細菌、工業(yè)廢氣和灰塵等進入空調系統(tǒng)，從而保護空調系統(tǒng)并為車內乘用人員提供良好的空氣環(huán)境，空調濾清器會根據(jù)制造商或服務提供商說明的更換周期建議進行周期性更換，但當車輛經(jīng)常行駛在灰塵較多、空氣質量較差的地區(qū)，空氣中的顆粒物、塵埃等污染物會迅速積聚在濾清器上，導致濾清器堵塞或過濾效果下降，從而提前失效，空氣中的濕度和水分也可能對濾清器造成影響。例如，水滴、霧、雪等水分質點會附著在濾清器上，影響其儲塵能力和過濾效果。長時間處于潮濕環(huán)境中，濾清器還可能發(fā)生霉變或腐蝕，進一步降低其效能，因而，要對空調濾清器進行實時監(jiān)測以檢驗空調濾清器的過濾效能，但實時監(jiān)測數(shù)據(jù)隨實際工況產(chǎn)生波動，因而要對監(jiān)測數(shù)據(jù)和空調濾清器的工作狀況進行綜合評估以驗證監(jiān)測有效性。

2、為解決上述缺陷，現(xiàn)提出一種技術方案。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種空調濾清器監(jiān)管系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術中的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種空調濾清器監(jiān)管方法，具體步驟包括通過傳感器檢測車外和車內的空氣質量數(shù)據(jù)并對空氣質量數(shù)據(jù)進行收集和預處理；

3、對車外和車內的空氣質量數(shù)據(jù)進行比對分析并評估空調濾清器的過濾功效，根據(jù)風量數(shù)據(jù)分析空調濾清器的功效變化，對采集到的數(shù)據(jù)進行時效性評估以驗證數(shù)據(jù)有效性；

4、通過結合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡和長短期記憶網(wǎng)絡對空調濾清器進行建模，結合數(shù)據(jù)有效性對空調濾清器的實際功效進行分析；

5、根據(jù)空調濾清器的實際功效和車輛的實際工況制定監(jiān)管策略。

6、優(yōu)選的，對數(shù)據(jù)進行預處理的方法為：

7、去除無效數(shù)據(jù)，刪除或填充含有缺失值的數(shù)據(jù)行，對缺失值進行填充的方法包括使用平均值、中位數(shù)、眾數(shù)，通過聚類分析方法識別并處理偏離范圍的數(shù)據(jù)點；

8、將數(shù)據(jù)集成到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)集并進行數(shù)據(jù)去重和匹配，并對數(shù)據(jù)維度進行規(guī)范化處理。

9、優(yōu)選的，對數(shù)據(jù)維度進行規(guī)范化處理的方法為：

10、將高維數(shù)據(jù)進行標記分類，并對高維數(shù)據(jù)進行標準化處理；

11、對高維數(shù)據(jù)中的每個類別c，計算其均值向量μc，根據(jù)所有類別散布矩陣之和計算類內散布矩陣sw，計算表達式為式中，c為高維數(shù)據(jù)中的類別總數(shù)，xi為屬于類別c的第i個樣本向量，維度為n，μc為類別c的均值向量維度為n，t為轉置運算符；

12、計算所有高維數(shù)據(jù)的均值向量μ，計算表達式為式中，n為數(shù)據(jù)樣本總數(shù)，xj為第j個樣本向量，根據(jù)不同類別均值之間的散布程度計算類間散布矩陣sb，計算表達式為式中，nc為類別c中的樣本數(shù)，t為轉置運算符；

13、通過最大化類間散布矩陣與類內散布矩陣的比率來獲取最優(yōu)投影方向，計算方法為其中，ω為投影向量，通過求解廣義特征值獲取，廣義特征值的求解方法為式中，λ為廣義特征值；

14、將高維數(shù)據(jù)投影至低維空間，投影方法為式中，xi為高維數(shù)據(jù)，yi為投影后的低維數(shù)據(jù)。

15、優(yōu)選的，對數(shù)據(jù)進行標準化的方法為式中，x0為標準化前的數(shù)據(jù)，x1為標準化后的數(shù)據(jù)，me為數(shù)據(jù)的均值，sd為數(shù)據(jù)的標準差。

16、優(yōu)選的，對車外和車內的空氣質量數(shù)據(jù)進行比對分析評估的方法為式中，e為過濾效能指數(shù)，cout為車外的空氣質量數(shù)據(jù)，cin為車內的空氣質量數(shù)據(jù)，預設過濾臨界閾值et，當計算所得的過濾效能指數(shù)e小于等于過濾臨界閾值et時，標記空調濾清器失效并提示更換空調濾清器，當計算所得的過濾效能指數(shù)e大于過濾臨界閾值et時，標記空調濾清器有效并提示空調濾清器工作正常。

17、優(yōu)選的，根據(jù)風量數(shù)據(jù)分析空調濾清器的功效變化的方法為：

18、在空調的進風口和出風口分別安裝壓力傳感器，實時監(jiān)測空調濾清器兩端的壓力差，作為壓力損失的指標，壓力損失值的計算表達式為δp＝pin-pout，式中，δp為壓力損失值，pin為空調濾清器的入口壓力，pout為空調濾清器的出口壓力。

19、優(yōu)選的，對數(shù)據(jù)時效性進行驗證的方法為：

20、獲取t時間內不同時刻的傳感器接收的傳輸信號的時長，并將傳感器接收的傳輸信號的時長標定為se，e表示傳感器接收的傳輸信號的時長的編號，且e＝{12,3…e}，e為傳感器接收的傳輸信號的時長的編號的總數(shù)，且e為正整數(shù)；

21、計算t時間內不同時刻的傳感器接收的傳輸信號的時長se的標準差為信號連續(xù)性系數(shù)scn，計算公式為：

22、

23、其中，為在t時間內不同時刻的傳感器接收的傳輸信號的時長se的平均值，計算表達式為

24、將t時間內不同時刻的傳感器接收的傳輸信號的時長小于預設的有效傳輸信號最低閾值et的傳輸信號進行重新標記，標記為sa，a表示傳感器接收的傳輸信號的時長小于預設的有效傳輸信號最低閾值et的傳輸信號的編號，且a＝{12,3…a}，a為正整數(shù)；

25、計算中斷傳輸系數(shù)in，計算的公式為

26、當計算所得的in小于等于預設中斷閾值it時，則標記傳感器信號傳輸有效，否則標記傳感器信號傳輸無效。

27、優(yōu)選的，對采集的數(shù)據(jù)進行歸一化處理，將連續(xù)時間段內的風量、壓力損失和傳感器時效數(shù)據(jù)劃分成滑動窗口，每個窗口內的數(shù)據(jù)作為一個輸入樣本；

28、通過風量及風速變化率捕捉風量的動態(tài)特征，通過壓力損失的變化速率捕捉空調濾清器堵塞壓力變化的動態(tài)特性，通過傳感器時效數(shù)據(jù)捕捉傳感器老化或故障對數(shù)據(jù)質量影響的動態(tài)特性，組建時間序列數(shù)據(jù)；

29、對時間序列數(shù)據(jù)進行滑動窗口處理，輸入神經(jīng)網(wǎng)絡模型，使用1d卷積層處理時間序列數(shù)據(jù)，使用長短期記憶網(wǎng)絡層處理時間序列的風量和壓力損失的滯后程度，并輸出預測壽命值。

30、優(yōu)選的，根據(jù)空調濾清器的實際功效和車輛的實際工況制定監(jiān)管策略，當神經(jīng)網(wǎng)絡模型輸出的預測壽命值低于預設的壽命臨界值時，標記空調濾清器的功效損失不可逆，并提示更換空調濾清器；

31、當神經(jīng)網(wǎng)絡模型輸出的預測壽命值大于等于預設的壽命臨界值時，標記空調濾清器的功效損失有限，并提示空調濾清器可用。

32、一種空調濾清器監(jiān)管系統(tǒng)，包括質量數(shù)據(jù)采集模塊、功效分析模塊、模型復合模塊、策略制定模塊；

33、質量數(shù)據(jù)采集模塊用于通過傳感器檢測車外和車內的空氣質量數(shù)據(jù)并對空氣質量數(shù)據(jù)進行收集和預處理；

34、功效分析模塊用于對車外和車內的空氣質量數(shù)據(jù)進行比對分析并評估空調濾清器的過濾功效，根據(jù)風量數(shù)據(jù)分析空調濾清器的功效變化，對采集到的數(shù)據(jù)進行時效性評估以驗證數(shù)據(jù)有效性；

35、模型復合模塊用于通過結合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡和長短期記憶網(wǎng)絡對空調濾清器進行建模，結合數(shù)據(jù)有效性對空調濾清器的實際功效進行分析；

36、策略制定模塊用于根據(jù)空調濾清器的實際功效和車輛的實際工況制定監(jiān)管策略。

37、在上述技術方案中，本發(fā)明提供的技術效果和優(yōu)點：

38、本技術通過結合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡和長短期記憶網(wǎng)絡的優(yōu)勢特征，對空調濾清器的可用壽命進行預測，通過對傳感器數(shù)據(jù)的時效性進行分析，驗證實時數(shù)據(jù)的有效性，通過1d卷積層提取優(yōu)勢的局部特征，再運用長短期記憶網(wǎng)絡層對局部特征進行放大捕捉，能夠有效提高對空調濾清器預測壽命的準確性，避免在空調濾清器壽命存續(xù)時期進行非必要的更換或維護，提高了空調濾清器的實際使用效能。