一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，包括：數(shù)據(jù)取樣步驟，對(duì)流程對(duì)象各環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)在時(shí)間T內(nèi)采集到的原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽樣，抽取單位時(shí)間段內(nèi)變化量最大的數(shù)據(jù)片段作為樣本數(shù)據(jù)；時(shí)序發(fā)現(xiàn)步驟，以任意環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)為基測(cè)點(diǎn)，計(jì)算其與其他環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)間的時(shí)間距，從而獲得包含所有環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)時(shí)間順序的時(shí)間序列L；時(shí)序調(diào)整步驟，根據(jù)時(shí)間序列L對(duì)各環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序調(diào)整。本發(fā)明對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣、發(fā)現(xiàn)時(shí)序并調(diào)整時(shí)序，具有簡(jiǎn)單、精確、人為干預(yù)少的優(yōu)點(diǎn)，以解決現(xiàn)有流程工業(yè)中原始數(shù)據(jù)錯(cuò)漏較多，無法體現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)間的相互影響關(guān)系的問題。
【專利說明】一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及流程工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及流程工業(yè)中的一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí) 序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在流程工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)過程根據(jù)工業(yè)要求由一個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的，各個(gè)環(huán)節(jié)具有 傳遞性，每個(gè)環(huán)節(jié)通常需要加裝許多檢測(cè)裝置，通過數(shù)據(jù)接口，將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)量巨大，利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化工業(yè)控制流程、輔助控制決策的需求不斷增 力口；而且流程工業(yè)的數(shù)據(jù)采集是基于一定頻率的，各個(gè)環(huán)節(jié)采集到的數(shù)據(jù)是相互聯(lián)系的，并 且是相互制約的，流程工業(yè)中的各個(gè)環(huán)節(jié)具有時(shí)序特征，但是由于狀態(tài)傳播的延遲，使采集 到的數(shù)據(jù)不具有時(shí)序性，相同時(shí)刻的各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)不是該時(shí)刻對(duì)其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生響應(yīng)的數(shù)據(jù)， 表現(xiàn)出了不同步的特性，直接用該數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)運(yùn)算不會(huì)反映出流程數(shù)據(jù)的時(shí)序性；時(shí)序 運(yùn)算，即找出流程對(duì)象各測(cè)點(diǎn)之間的時(shí)序，并求出時(shí)序流程不同測(cè)點(diǎn)之間的延遲時(shí)間，一直 是研究熱題；然而由于在流程工業(yè)生產(chǎn)過程中，常常因其煅燒過程和物料的復(fù)雜性，還存在 著一些復(fù)雜而且目前還不可檢測(cè)的環(huán)境因素，工作環(huán)境的限制與信息采集技術(shù)的不完善， 導(dǎo)致獲得的原始數(shù)據(jù)間時(shí)序特征不明顯且存在大量的噪聲與錯(cuò)漏數(shù)據(jù)，導(dǎo)致從原始數(shù)據(jù)中 獲取知識(shí)非常困難，因此迫切需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。
[0003] 流程對(duì)象通常具有以下特性：1、多環(huán)節(jié)性，一個(gè)流程對(duì)象，通常由諸多環(huán)節(jié)構(gòu)成， 每個(gè)環(huán)節(jié)根據(jù)工藝要求前后相連，前一環(huán)節(jié)的輸出是它下一環(huán)節(jié)的輸入；2、單向向前相關(guān) 性，我們可以將一個(gè)流程看作一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)（通常在工業(yè)過程中，局部的閉環(huán)控制可以視 為一個(gè)環(huán)節(jié)），對(duì)于一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，每個(gè)環(huán)節(jié)的輸出是他后一個(gè)環(huán)節(jié)的輸入，其單項(xiàng)相關(guān)性 是顯而易見的；3、時(shí)序性，由于流程對(duì)象中，各環(huán)節(jié)在得到前一環(huán)節(jié)的輸出時(shí)，本環(huán)節(jié)的變 化需要一定的時(shí)間，前一環(huán)節(jié)的狀態(tài)變化將經(jīng)過一段時(shí)間后才能導(dǎo)致下一狀態(tài)的變化。那 么，流程對(duì)象各環(huán)節(jié)的狀態(tài)參數(shù)實(shí)際上是一個(gè)時(shí)間序列。
[0004] 現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理技術(shù)大多采用隨機(jī)抽樣和人工干預(yù)的方式對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處 理，受人為因素影響較多，且無法對(duì)數(shù)據(jù)間的時(shí)間序列進(jìn)行調(diào)整，所以難以真正體現(xiàn)流程對(duì) 象間的影響關(guān)系。因此需要一種面向流程對(duì)象的原始數(shù)據(jù)的時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，提升知 識(shí)發(fā)現(xiàn)能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與 調(diào)整方法，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣、發(fā)現(xiàn)時(shí)序并調(diào)整時(shí)序，具有簡(jiǎn)單、精確、人為干預(yù)少的優(yōu) 點(diǎn)，以解決現(xiàn)有流程工業(yè)中原始數(shù)據(jù)錯(cuò)漏較多，無法體現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)間的相互影響關(guān)系的問 題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對(duì)流程對(duì)象進(jìn)行了定義：流程對(duì)象是多個(gè)環(huán)節(jié)、具有向前 相關(guān)性的時(shí)間序列集合，這個(gè)時(shí)間序列集合中的數(shù)據(jù)來自各個(gè)環(huán)節(jié)的可采樣測(cè)點(diǎn)，在流程 對(duì)象X中，某一測(cè)點(diǎn)Xi的變化導(dǎo)致另一測(cè)點(diǎn)\產(chǎn)生響應(yīng)的時(shí)間差值為測(cè)點(diǎn)Xi對(duì)測(cè)點(diǎn)Xj的 延遲時(shí)間為時(shí)間距，記為Atij, Atij = Uxp-UXi)。本發(fā)明根據(jù)流程對(duì)像的特點(diǎn)提出了利 用測(cè)點(diǎn)中數(shù)據(jù)的分布規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)抽樣與時(shí)序發(fā)現(xiàn)的方案，并根據(jù)時(shí) 序計(jì)算結(jié)果調(diào)整數(shù)據(jù)，使之符合周期規(guī)律，便于智能處理。
[0007] 具體的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0008] -種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，包括如下步驟：
[0009] 數(shù)據(jù)取樣步驟，對(duì)流程對(duì)象各環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)在時(shí)間T內(nèi)采集到的原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽 樣，抽取單位時(shí)間段內(nèi)變化量最大的數(shù)據(jù)片段作為樣本數(shù)據(jù)；
[0010] 時(shí)序發(fā)現(xiàn)步驟，以任意環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)為基測(cè)點(diǎn)，計(jì)算其與其他環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)間的時(shí)間距，從 而獲得包含所有環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)時(shí)間順序的時(shí)間序列L ;
[0011] 時(shí)序調(diào)整步驟，根據(jù)時(shí)間序列L對(duì)各環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序調(diào)整。
[0012] 更進(jìn)一步的，由于原始數(shù)據(jù)記錄數(shù)巨大，逐條記錄遍歷來統(tǒng)計(jì)連續(xù)記錄數(shù)效率低 下，耗費(fèi)系統(tǒng)時(shí)間長(zhǎng)，不符合大數(shù)據(jù)處理的要求，本發(fā)明采用了逐步縮小時(shí)間范圍的算法來 快速求得記錄的最長(zhǎng)連續(xù)時(shí)間段。另外，本發(fā)明選擇流程對(duì)象中變化量最大的數(shù)據(jù)片段作 為數(shù)據(jù)樣本。數(shù)據(jù)的差分代表了數(shù)據(jù)的狀態(tài)變化，而差分大小代表了數(shù)據(jù)變化的幅度，變化 即是信息，變化幅度越大包含的信息越多，數(shù)據(jù)變化量即是環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)差分絕對(duì)值的和，因此 選擇數(shù)據(jù)變化量最大的數(shù)據(jù)片段也即選擇了包含信息量最大的數(shù)據(jù)片段。
[0013] 因此，本發(fā)明數(shù)據(jù)取樣步驟采用基于差分的數(shù)據(jù)取樣方法進(jìn)行抽樣，將時(shí)間T劃 分為若干時(shí)間段，計(jì)算每個(gè)時(shí)間段內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化量，抽取各個(gè)環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變 化量之和最大的時(shí)間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)片段作為樣本數(shù)據(jù)。
[0014] 優(yōu)選的，所述基于差分的數(shù)據(jù)取樣方法包括如下步驟：
[0015] 設(shè)流程對(duì)象X共含有η個(gè)環(huán)節(jié)，X = (XpX2. .. X1J，其任意環(huán)節(jié)Xi在tj時(shí)刻的測(cè)量 數(shù)據(jù)為Xi (tj);若將時(shí)間T= Itpt2, 均分成w片段，每段長(zhǎng)度為h，貝UwXh = m，設(shè) 其中任意時(shí)間段7V = {%·f4 -1·…·f1彡y彡W，所有環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)在Ty上的數(shù)據(jù)變化 量為AxyJ

【權(quán)利要求】
1. 一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，其特征在于包括如下步驟： 數(shù)據(jù)取樣步驟，對(duì)流程對(duì)象各環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)在時(shí)間T內(nèi)采集到的原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽樣，抽 取單位時(shí)間段內(nèi)變化量最大的數(shù)據(jù)片段作為樣本數(shù)據(jù)； 時(shí)序發(fā)現(xiàn)步驟，以任意環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)為基測(cè)點(diǎn)，計(jì)算其與其他環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)間的時(shí)間距，從而獲 得包含所有環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)時(shí)間順序的時(shí)間序列L ; 時(shí)序調(diào)整步驟，根據(jù)時(shí)間序列L對(duì)各環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序調(diào)整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，其特征在于： 所述數(shù)據(jù)取樣步驟采用基于差分的數(shù)據(jù)取樣方法進(jìn)行抽樣，將時(shí)間T劃分為若干時(shí)間段， 計(jì)算每個(gè)時(shí)間段內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化量，抽取各個(gè)環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化量之和最大的時(shí) 間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)片段作為樣本數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，其特征在于： 所述基于差分的數(shù)據(jù)取樣方法包括： 設(shè)流程對(duì)象x共含有n個(gè)環(huán)節(jié)，x = {Xp X2. . . Xn}，其任意環(huán)節(jié)Xi在tj時(shí)刻的測(cè)量數(shù)據(jù) 為xjtj);若將時(shí)間T = It" t2，…，tm}均分成w片段，每段長(zhǎng)度為h，貝iJwXh = m，
因此在時(shí)間 T = {tp t2，…，tm}內(nèi)，3[T，心-使得 A xM = max { A xy，1彡y彡w}成立，則A xM為流程對(duì)象x在時(shí)間T內(nèi)數(shù)據(jù)變化量最大的時(shí) 間段，選擇原始數(shù)據(jù)集中TM時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)片段作為樣本數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，其特征在于： 所述時(shí)序發(fā)現(xiàn)步驟根據(jù)數(shù)據(jù)的差分選取所有環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)的極值點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過極值點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算 各環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)之間的延遲時(shí)間，并將所述延遲時(shí)間作為各環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)之間的時(shí)間距，進(jìn)而求出 時(shí)間序列L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，其特征 在于：設(shè)任意環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)Xi e x，+[ ^，且^ 使得?(〇?(&)或Xi(t。） < Xi (tj)，tj G [tp t。）U (t。，tm]，則 Xi (t。）為 Xi 在時(shí)間段[tp tp]內(nèi)的極值點(diǎn)數(shù)據(jù)； 其中x表示流程對(duì)象，流程對(duì)象x共含有n個(gè)環(huán)節(jié)，x =氏，X2. . . Xn}，i G [1，2…n] 其任意環(huán)節(jié)\在\時(shí)刻的測(cè)量數(shù)據(jù)為Xi (tp ;TM表示包含變化量最大數(shù)據(jù)片段的單位時(shí)間 段。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，其特征在于： 所述時(shí)間序列L的確定包含如下步驟： (1) 以任意環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)\為基測(cè)點(diǎn)，其在位置s與測(cè)點(diǎn)&在不同位置的時(shí)間差值的最小 值為測(cè)點(diǎn)Xi在位置s與測(cè)點(diǎn)X」在位置r的時(shí)間差值A(chǔ) (sr)，其中s = 1，2, . . .，q，q表 示各環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)的極值點(diǎn)數(shù)目，j G [1，2…n]，則： Atj^sr) = {t' s(Xj)-t' r(Xj) |min{ 11' s(X』)_t' r (Xj |，r = 1，2, ? ? ?，q}}; (2) 測(cè)點(diǎn)\與測(cè)點(diǎn)&之間的時(shí)間距A ^為A ^.(sr)相同的數(shù)目最多的值，其中 A tjj = { A tjj (sr) | max {count ( A tjj (sr))}}, 由此得到測(cè)點(diǎn)Xi與流程對(duì)象所有測(cè)點(diǎn)之間的時(shí)間距； ⑶以測(cè)點(diǎn)M立置為基準(zhǔn)，保持Xi不動(dòng)，若AtijX)，將測(cè)點(diǎn)Xj置于Xi的前I Atu|個(gè) 采樣時(shí)間間隔位置；若Atu < 0,將測(cè)點(diǎn)\置于\的后| Atu|個(gè)采樣時(shí)間間隔位置；若 A ^ = 0, X」的位置和\處于同等位置，從而得到包含所有環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)時(shí)間順序的時(shí)間序列 L〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，其特征在于： 所述時(shí)序調(diào)整步驟中，根據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)步驟得到的所有環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)間的時(shí)間序列L，以任意環(huán)節(jié) 測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，保持基準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)不動(dòng)，然后根據(jù)其他環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)測(cè) 點(diǎn)的時(shí)間距進(jìn)行時(shí)序調(diào)整。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種流程對(duì)象原始數(shù)據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)與調(diào)整方法，其特征在于： 所述時(shí)序調(diào)整步驟中，根據(jù)時(shí)序發(fā)現(xiàn)步驟得到的所有環(huán)節(jié)測(cè)點(diǎn)間的時(shí)間序列L，以任意環(huán)節(jié) 測(cè)點(diǎn)\的原始數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，保持\的原始數(shù)據(jù)不動(dòng)，然后令測(cè)點(diǎn)&在t時(shí)刻的原始數(shù)據(jù)為 Xj (t) = Xj (t- A t ' ij), 其中At' u為時(shí)間序列L中X',對(duì))('」的時(shí)間距，X' i、X'」分別表示時(shí)間序列 L中按時(shí)間順序排列后的測(cè)點(diǎn)Xi、Xj位置，At' i」= t(X'J若At' ">0,將 測(cè)點(diǎn)M勺原始數(shù)據(jù)向后移動(dòng)| At' d個(gè)采樣時(shí)間間隔；若At' u<0,將測(cè)點(diǎn)&的原始 數(shù)據(jù)向前移動(dòng)I At' J個(gè)采樣時(shí)間間隔；若At' u = 0,測(cè)點(diǎn)&的原始數(shù)據(jù)不變。
【文檔編號(hào)】G06F9/44GK104346169SQ201410542448
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】郭慶北, 朱連江, 曲守寧, 杜韜, 張坤, 程新功, 王欽, 張勇, 王凱 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)