[發明專利]一種面向疏浚能耗的工藝參量聚類分析方法

在審

• 申請號: 201810376684.3
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108573285A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 高騰;許煥敏
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;楊靜

本發明公開了一種面向疏浚能耗的工藝參量聚類分析方法，包括如下步驟：(1)收集疏浚作業中能耗與工藝參量的數據資料，并建立相應的樣本矩陣；(2)對樣本矩陣中的參量數據進行標準化處理；（3）將各工藝參量分別與能耗進行相似度的計算；（4）對所計算的相似度結果進行分析，確定各工藝參量與能耗之間的相關性。本發明所能達到的有益效果：確定疏浚作業中的工藝參量與能耗之間的相關性，實現低能耗的目的，對疏浚作業中能耗與工藝參量的相關性研究具有重要意義。

技術領域

本發明涉及基于聚類分析的疏浚能耗與工藝參量相關性確定的應用，屬于疏浚工程領域。

背景技術

疏浚工程是水利水運工程的重要項目，對人類社會進步、環境改善及經濟發展的作用非常重大。現代疏浚工程主要依靠挖泥船來進行，工藝調控參量眾多，在現階段疏浚作業中，主要是以人工操作為主。即使是經驗豐富的操作人員，由于影響因素眾多導致定性測試相對困難，疏浚作業一直處于高能耗、低產量狀態。因此，搜尋與疏浚作業能耗相關的工藝參量顯得尤為重要。實現疏浚作業的高產量、低能耗，降低操作復雜性，提高疏浚作業的自動化程度在今天顯得尤為迫切。

發明內容

本發明的目的在于克服上述缺陷，利用聚類分析，提供一種面向疏浚能耗的工藝參量聚類分析方法，對疏浚作業的能耗與工藝參量之間的相關性進行確定，篩選影響疏浚作業的重要因素，實現低能耗的目的，提高疏浚作業自動化程度。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種面向疏浚能耗的工藝參量聚類分析方法，其特征在于包括以下步驟:

步驟(1)：收集疏浚作業中能耗與工藝參量的數據資料，確定p個分析變量，列出因變量與自變量樣本矩陣；其中，p為正整數；

步驟(2)：對相關參量數據進行標準化處理；

步驟(3)：對選取的各工藝參量與能耗進行相似度的計算；

步驟(4)：對所計算的相似度結果進行分析，確定各工藝參量與能耗之間的相關性。

上述步驟(1)中的樣本矩陣如下：

設對p個自變量x₁,x₂,…,x_p和1個因變量y₁行了n次觀測,分別記自變量與因變量的“樣本點×變量”型的數據矩陣為：

記樣本矩陣為

上述步驟(2)中矩陣標準化處理如下：

樣本矩陣進行標準化變換后的矩陣如下所示，

其中，r＝1,2,…,n

這里為自變量x_p的觀測值的最小值，為自變量x_p觀測值的極差；為因變量y₁的觀測值的最小值，為因變量y₁的觀測值的極差。經過極差歸一化變換后，矩陣F^R的每個元素的取值均在0～1之間。

上述步驟(3)中相似度的計算如下：

選取已進行標準化處理后的任意一自變量，如是兩個n維數據對象,那么x_j與y₁之間的相似度的計算可分三步計算：

第一步，比較，度量單個屬性之間的相離程度。可由下式計算：

其中，R_j表示第j個屬性的方差；