[發(fā)明專利]基于K均值聚類算法的岸橋金屬結(jié)構(gòu)載荷狀態(tài)檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810019603.4
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108229568A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐剛;李建霞;胡雄
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q10/08
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之;周乃鑫

1.一種基于K均值聚類算法的岸橋金屬結(jié)構(gòu)載荷狀態(tài)檢測方法，其特征在于，該方法包含以下過程：

T1：建立數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，在金屬結(jié)構(gòu)上的相應(yīng)測點安裝傳感器，監(jiān)測數(shù)據(jù)，用于監(jiān)測岸橋金屬結(jié)構(gòu)的受載狀態(tài)；

T2：建立岸橋金屬結(jié)構(gòu)受載與傳感器之間的物理模型；

T3：基于岸橋金屬結(jié)構(gòu)受載與傳感器之間的物理模型，采用K均值聚類算法，分析岸橋金屬結(jié)構(gòu)載荷狀態(tài)；所述步驟T3中包含：

S1、獲取數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)測點的數(shù)據(jù)；

S2、對獲取的相應(yīng)測點的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

S3：通過計算得到若干個類別和聚類中心，并分析每個類別的數(shù)據(jù)來分析岸橋拉桿載荷狀態(tài)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于K均值聚類算法的岸橋金屬結(jié)構(gòu)載荷狀態(tài)檢測方法，其特征在于，

所述數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)包含：

碼頭遠(yuǎn)程端，其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號處理和數(shù)據(jù)傳輸；

控制室，其進(jìn)行實時監(jiān)測和碼頭遠(yuǎn)程端的參數(shù)設(shè)定；所述碼頭遠(yuǎn)程端對未處理的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理和特征提取并將提取的特征值傳送到控制室的主機(jī)端進(jìn)行監(jiān)測；所述控制室安裝有服務(wù)器，為遠(yuǎn)程狀態(tài)評估提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

客戶端，其設(shè)置有處理器端，并通過所述控制室的服務(wù)器以進(jìn)行岸橋的機(jī)械狀態(tài)評估和信號分析過程。

3.如權(quán)利要求2所述的基于K均值聚類算法的岸橋金屬結(jié)構(gòu)載荷狀態(tài)檢測方法，其特征在于，

所述碼頭遠(yuǎn)程端包含數(shù)據(jù)采集單元和遠(yuǎn)程端處理單元；所述數(shù)據(jù)采集單元對設(shè)定的測點進(jìn)行在線采樣收集，采樣收集的未處理的原始數(shù)據(jù)存放在實時數(shù)據(jù)庫中等待處理；所述遠(yuǎn)程端處理單元對所述未處理的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理和特征提取；其中，所述數(shù)據(jù)庫存儲歷史特征數(shù)據(jù)；

所述遠(yuǎn)程端處理單元提取的特征值被傳送到控制室的主機(jī)端進(jìn)行監(jiān)測。

4.如權(quán)利要求3所述的基于K均值聚類算法的岸橋金屬結(jié)構(gòu)載荷狀態(tài)檢測方法，其特征在于，

所述遠(yuǎn)程端與所述控制室之間采用C/S模式，客戶端發(fā)出請求給服務(wù)器，服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)處理后經(jīng)傳遞機(jī)制送回客戶端；

所述控制室與所述客戶端之間采用B/S模式，客戶端只需通過安裝瀏覽器和相應(yīng)的協(xié)議軟件進(jìn)行訪問服務(wù)器，用戶在客戶端通過瀏覽器登陸遠(yuǎn)程監(jiān)測評估服務(wù)器，由相應(yīng)的監(jiān)測評估程序進(jìn)行分析處理，再將結(jié)果反饋給用戶。

5.如權(quán)利要求1所述的基于K均值聚類算法的岸橋金屬結(jié)構(gòu)載荷狀態(tài)檢測方法，其特征在于，

所述步驟S2中的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法包含：數(shù)據(jù)清理法、數(shù)據(jù)集成法、數(shù)據(jù)變換法和數(shù)據(jù)歸約法。

6.如權(quán)利要求1所述的基于K均值聚類算法的岸橋金屬結(jié)構(gòu)載荷狀態(tài)檢測方法，其特征在于，

所述步驟S3包含：

S31：準(zhǔn)備條件；

a、從數(shù)據(jù)庫里選取一個測點的N個采樣數(shù)據(jù)，建立一組關(guān)于聚類中心的二維變量；

b、定義聚類數(shù)目K；

c、定義閾值eps；

d、選取聚類中心初始值A(chǔ)₀(x₀，y₀)和A₁(x₁，y₁)，其中，x代表時間，y代表測量值；

e、建立聚類中心的二維變量數(shù)據(jù)存放區(qū)；準(zhǔn)備結(jié)束，執(zhí)行步驟S32；

S32：將所述聚類中心的二維變量數(shù)據(jù)存放區(qū)的第一個數(shù)據(jù)A₀(x₀，y₀)分別與K個聚類中心初始值計算距離，比較兩個距離的大小，選取距離小的該類別作為自己的類，并將此數(shù)據(jù)移入該類別中，計算結(jié)束，進(jìn)入步驟S33；

S33：重新計算該類別的中心點，得到該類別的新聚類中心；計算結(jié)束，執(zhí)行步驟S34；

S34：判斷循環(huán)次數(shù)是否達(dá)到最大循環(huán)次數(shù)N，若是，則終止循環(huán)；若否，則將下一個數(shù)據(jù)重復(fù)進(jìn)行所述步驟S32和所述步驟S33，得到新的聚類中心和類；

S4：統(tǒng)計分析岸橋金屬結(jié)構(gòu)的載荷狀態(tài)，由所述步驟S3得到K個聚類中心和類別，對每個類別內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。