本發(fā)明涉及電力設(shè)備管理，尤其涉及一種電網(wǎng)工器具管理rfid系統(tǒng)頻率控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、rfid技術(shù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別和追蹤，其應(yīng)用領(lǐng)域包括物流管理、供應(yīng)鏈跟蹤、倉(cāng)儲(chǔ)管理、智能制造等。rfid系統(tǒng)的核心組件包括標(biāo)簽（tag）、讀寫(xiě)器（reader）以及中間件系統(tǒng)。標(biāo)簽附著在物體上，存儲(chǔ)物體的唯一標(biāo)識(shí)信息，而讀寫(xiě)器通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)與標(biāo)簽進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和寫(xiě)入。rfid系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是在電網(wǎng)工器具管理方面。首先，環(huán)境因素（如溫度、濕度、金屬材料的干擾等）對(duì)rfid系統(tǒng)的通信質(zhì)量和性能有著顯著影響。其次，標(biāo)簽的特性（如標(biāo)簽類(lèi)型、老化程度等）以及讀寫(xiě)器的特性（如讀寫(xiě)器功率、位置等）也會(huì)影響系統(tǒng)的識(shí)別準(zhǔn)確性。此外，rfid系統(tǒng)通常是一個(gè)時(shí)間序列系統(tǒng)，其中讀寫(xiě)器與標(biāo)簽的通信會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生變化，如何有效處理這些時(shí)間序列數(shù)據(jù)，以提高系統(tǒng)的性能是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。目前，雖然已經(jīng)有一些研究和解決方案試圖通過(guò)優(yōu)化硬件設(shè)計(jì)、改進(jìn)通信協(xié)議等方式來(lái)提高rfid系統(tǒng)的性能，但這些方法通常難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的頻率波動(dòng)和系統(tǒng)不穩(wěn)定性問(wèn)題。此外，現(xiàn)有的方法往往缺乏對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的充分利用，導(dǎo)致系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的表現(xiàn)不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種電網(wǎng)工器具管理rfid系統(tǒng)頻率控制方法及系統(tǒng)，以在電網(wǎng)工器具管理應(yīng)用中，能夠在復(fù)雜環(huán)境條件下實(shí)時(shí)調(diào)整讀寫(xiě)器的工作頻率，確保rfid系統(tǒng)在各種應(yīng)用場(chǎng)景中都能維持良好的性能和穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的一種技術(shù)方案是：

3、一種電網(wǎng)工器具管理rfid系統(tǒng)頻率控制方法，所述方法包括：

4、收集rfid系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)；

5、將所述rfid系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到融合數(shù)據(jù)；

6、基于所述融合數(shù)據(jù)分別通過(guò)transformer模型的嵌入層和位置編碼器得到所述融合數(shù)據(jù)的嵌入向量和位置編碼向量，基于所述嵌入向量和位置編碼向量構(gòu)建transformer模型的輸入數(shù)據(jù)；

7、基于所述transformer模型的輸入數(shù)據(jù)對(duì)transformer模型進(jìn)行訓(xùn)練；

8、使用訓(xùn)練好的transformer模型預(yù)測(cè)rfid讀寫(xiě)器的工作頻率，將預(yù)測(cè)結(jié)果作為目標(biāo)頻率對(duì)rfid讀寫(xiě)器的工作頻率進(jìn)行調(diào)控約束。

9、進(jìn)一步的，所述rfid系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)包括：環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)、標(biāo)簽特性數(shù)據(jù)、讀寫(xiě)器特性數(shù)據(jù)和時(shí)間序列特征數(shù)據(jù)；

10、所述環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)，包括：溫度，濕度，金屬材料距離；

11、所述標(biāo)簽特性數(shù)據(jù)，包括：標(biāo)簽類(lèi)型，老化程度；

12、所述讀寫(xiě)器特性數(shù)據(jù)，包括：讀寫(xiě)器功率，讀寫(xiě)器位置；

13、所述時(shí)間序列特征數(shù)據(jù)，包括：頻率數(shù)據(jù)，時(shí)間戳；

14、所述將所述rfid系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到融合數(shù)據(jù)，包括：

15、對(duì)所述rfid系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

16、將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中的離散型特征數(shù)據(jù)通過(guò)one-hot進(jìn)行特征編碼；

17、將特征編碼后的離散型特征數(shù)據(jù)與預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中的連續(xù)型特征數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，形成一個(gè)統(tǒng)一的特征向量；

18、將時(shí)間序列特征數(shù)據(jù)與特征向量進(jìn)行融合，得到融合數(shù)據(jù)；

19、所述離散型特征數(shù)據(jù)，包括：標(biāo)簽類(lèi)型，讀寫(xiě)器位置；

20、所述連續(xù)型特征數(shù)據(jù)，包括：溫度，濕度，金屬材料距離，老化程度，讀寫(xiě)器功率，頻率數(shù)據(jù)。

21、進(jìn)一步的，所述將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中的離散型特征數(shù)據(jù)通過(guò)one-hot進(jìn)行特征編碼，包括：

22、選擇需要進(jìn)行one-hot編碼的離散型特征數(shù)據(jù)；

23、根據(jù)標(biāo)簽類(lèi)型的類(lèi)別和讀寫(xiě)器位置的類(lèi)別，創(chuàng)建標(biāo)簽類(lèi)型二進(jìn)制向量和讀寫(xiě)器位置二進(jìn)制向量，向量的長(zhǎng)度等于特征的類(lèi)別數(shù)，每個(gè)類(lèi)別對(duì)應(yīng)一個(gè)向量中的位置；所述標(biāo)簽類(lèi)型的類(lèi)別，包括：被動(dòng)標(biāo)簽、主動(dòng)標(biāo)簽和半被動(dòng)標(biāo)簽；所述讀寫(xiě)器位置的類(lèi)別，包括：入口處、出口處、生產(chǎn)線(xiàn)和倉(cāng)庫(kù)；

24、所述標(biāo)簽類(lèi)型二進(jìn)制向量，是指一個(gè)長(zhǎng)度為3的二進(jìn)制向量，表示為：

25、；

26、其中，是指被動(dòng)標(biāo)簽，是指主動(dòng)標(biāo)簽，是指半被動(dòng)標(biāo)簽；

27、所述讀寫(xiě)器位置二進(jìn)制向量，是指一個(gè)長(zhǎng)度為4的二進(jìn)制向量，表示為：

28、；

29、其中，是指入口處，是指出口處，是指生產(chǎn)線(xiàn)，是指?jìng)}庫(kù)；

30、所述將時(shí)間序列特征數(shù)據(jù)與特征向量進(jìn)行融合，得到融合數(shù)據(jù)，包括：

31、將時(shí)間序列數(shù)據(jù)的時(shí)間戳與特征數(shù)據(jù)在時(shí)間上同步對(duì)齊，每個(gè)時(shí)間戳找到對(duì)應(yīng)的特征向量；將時(shí)間序列數(shù)據(jù)與特征向量進(jìn)行融合，得到融合后的數(shù)據(jù)，表達(dá)式為：

32、<msup><mi>x</mi><mi>'</mi></msup><mi>(t)=[x(t),f(t),</mi><msub><mi>t</mi><mi>s</mi></msub><mi>(t)]</mi>；

33、其中，是指融合后的數(shù)據(jù)，是指時(shí)間時(shí)刻的特征向量，是指時(shí)間時(shí)刻的頻率數(shù)據(jù)，是指時(shí)間時(shí)刻的時(shí)間戳，是指將多個(gè)向量或值進(jìn)行串接組合。

34、進(jìn)一步的，所述基于所述融合數(shù)據(jù)分別通過(guò)transformer模型的嵌入層和位置編碼器得到所述融合數(shù)據(jù)的嵌入向量和位置編碼向量，基于所述嵌入向量和位置編碼向量構(gòu)建transformer模型的輸入數(shù)據(jù)，包括：

35、通過(guò)所述嵌入層將融合數(shù)據(jù)的特征向量映射到高維空間，得到嵌入向量；

36、通過(guò)位置編碼器為每個(gè)時(shí)間點(diǎn)添加時(shí)間位置信息得到位置編碼向量；

37、將所述嵌入向量和位置編碼向量相加得到transformer模型的輸入數(shù)據(jù)。

38、進(jìn)一步的，所述位置編碼向量的計(jì)算公式為：

39、；

40、；

41、其中，是指位置編碼向量，?是指位置編碼的維度索引，是指嵌入向量的維度。

42、進(jìn)一步的，所述transformer模型在編碼器層通過(guò)多頭自注意力機(jī)制計(jì)算輸入向量之間的注意力權(quán)重；對(duì)多頭自注意力機(jī)制的輸出進(jìn)行非線(xiàn)性變換，在每個(gè)子層后添加殘差連接，并進(jìn)行層歸一化，最后通過(guò)堆疊多個(gè)編碼器層，構(gòu)建出深層次的特征表示；

43、所述transformer模型解碼器輸出映射到目標(biāo)預(yù)測(cè)空間，預(yù)測(cè)結(jié)果的頻率值由線(xiàn)性層輸出。

44、進(jìn)一步的，所述多頭自注意力機(jī)制的注意力頭計(jì)算公式為：

45、；

46、其中，是查詢(xún)矩陣與鍵矩陣的點(diǎn)積，是縮放因子，是鍵向量的維度，是值矩陣；

47、所述非線(xiàn)性變換的計(jì)算公式為：

48、；

49、其中，是輸入向量，和是權(quán)重矩陣，?和是偏置項(xiàng)，是指激活函數(shù)。

50、進(jìn)一步的，所述基于所述transformer模型的輸入數(shù)據(jù)對(duì)transformer模型進(jìn)行訓(xùn)練，包括：

51、使用均方誤差作為損失函數(shù)；

52、使用adam優(yōu)化器進(jìn)行參數(shù)更新；

53、在訓(xùn)練集上執(zhí)行前向傳播、計(jì)算損失、進(jìn)行反向傳播和參數(shù)更新，迭代訓(xùn)練模型，直到損失函數(shù)收斂，并在驗(yàn)證集上測(cè)試模型，計(jì)算驗(yàn)證損失。

54、進(jìn)一步的，所述將預(yù)測(cè)結(jié)果作為目標(biāo)頻率對(duì)rfid讀寫(xiě)器的工作頻率進(jìn)行調(diào)控約束，包括：

55、根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果設(shè)定讀寫(xiě)器的工作頻率，將預(yù)測(cè)結(jié)果作為目標(biāo)頻率，定義讀寫(xiě)器頻率調(diào)整的上限和下限值，確保頻率調(diào)整不會(huì)超出設(shè)備的工作范圍；

56、以離散時(shí)間系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建讀寫(xiě)器工作頻率的動(dòng)態(tài)模型，并計(jì)算目標(biāo)頻率與實(shí)際頻率之間的誤差；

57、采用pid控制器對(duì)頻率誤差進(jìn)行補(bǔ)償，基于系統(tǒng)響應(yīng)的變化，實(shí)時(shí)調(diào)整pid控制器的增益系數(shù)；

58、通過(guò)低通濾波器對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行平滑處理；將經(jīng)過(guò)濾波后的控制信號(hào)應(yīng)用于系統(tǒng)，更新讀寫(xiě)器的工作頻率；

59、計(jì)算讀寫(xiě)器頻率的波動(dòng)范圍和誤差方差，評(píng)估調(diào)整后的頻率穩(wěn)定性，基于調(diào)整結(jié)果，通過(guò)自適應(yīng)算法更新系統(tǒng)模型和控制器的參數(shù)，根據(jù)運(yùn)行時(shí)的反饋數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)模型以及控制器的關(guān)鍵參數(shù)；

60、通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋機(jī)制，持續(xù)優(yōu)化控制算法；

61、所述動(dòng)態(tài)模型表達(dá)式為：

62、；

63、其中，是指控制輸入，表示在時(shí)間時(shí)刻對(duì)讀寫(xiě)器頻率的調(diào)整量，是指實(shí)際工作頻率；

64、所述誤差計(jì)算公式為：

65、；

66、其中，是指目標(biāo)頻率與實(shí)際頻率之間的誤差，用于調(diào)整控制輸入，是指目標(biāo)頻率，是指實(shí)際工作頻率；

67、所述pid控制器的輸出為：

68、；

69、其中，是指比例增益，是指積分增益，是指微分增益，是指誤差的累積和，是指誤差的變化率；

70、所述平滑處理表達(dá)式為：

71、；

72、其中，是指濾波后的控制輸入，是指濾波系數(shù)，是指控制輸入，是指上一時(shí)刻的濾波控制輸入；

73、所述更新讀寫(xiě)器的工作頻率，表達(dá)式為：

74、；

75、其中，是指實(shí)際工作頻率，是指濾波后的控制輸入。

76、基于上述電網(wǎng)工器具管理rfid系統(tǒng)頻率控制方法，本發(fā)明還提供一種電網(wǎng)工器具管理rfid系統(tǒng)頻率控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

77、數(shù)據(jù)處理模塊，用于收集rfid系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，將所述rfid系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到融合數(shù)據(jù)，基于所述融合數(shù)據(jù)分別通過(guò)transformer模型的嵌入層和位置編碼器得到所述融合數(shù)據(jù)的嵌入向量和位置編碼向量，基于所述嵌入向量和位置編碼向量構(gòu)建transformer模型的輸入數(shù)據(jù)；

78、訓(xùn)練模塊，用于基于所述transformer模型的輸入數(shù)據(jù)對(duì)transformer模型進(jìn)行訓(xùn)練；

79、控制模塊，用于使用訓(xùn)練好的transformer模型預(yù)測(cè)rfid讀寫(xiě)器的工作頻率，將預(yù)測(cè)結(jié)果作為目標(biāo)頻率對(duì)rfid讀寫(xiě)器的工作頻率進(jìn)行調(diào)控約束。

80、本發(fā)明實(shí)施例提供的電網(wǎng)工器具管理rfid系統(tǒng)頻率控制方法及系統(tǒng)，通過(guò)收集和分析rfid系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合時(shí)間序列特征和環(huán)境特征，對(duì)讀寫(xiě)器的工作頻率進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)和調(diào)控，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和通信質(zhì)量。通過(guò)引入自適應(yīng)控制算法，本方法能夠在復(fù)雜環(huán)境條件下實(shí)時(shí)調(diào)整讀寫(xiě)器的工作頻率，確保rfid系統(tǒng)在各種應(yīng)用場(chǎng)景中都能維持良好的性能和穩(wěn)定性。

81、所述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實(shí)施方式。