[發(fā)明專利]一種供熱系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810903746.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN109190184B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田喆;李萬程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F16/2458;G06K9/62
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗英

1.一種供熱系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、在計(jì)算機(jī)中導(dǎo)入采集的供熱歷史數(shù)據(jù)以及相對(duì)應(yīng)的室外氣象數(shù)據(jù)，全部室外氣象數(shù)據(jù)構(gòu)成室外氣象數(shù)據(jù)集合X；

所述的供熱歷史數(shù)據(jù)為待預(yù)處理的數(shù)據(jù)，時(shí)間尺度為逐分鐘或者逐小時(shí)，包括供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的各類和時(shí)序相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，所述的室外氣象數(shù)據(jù)為氣象站所觀測(cè)的實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)；

步驟二、根據(jù)供熱歷史數(shù)據(jù)重構(gòu)去除供熱運(yùn)行數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)項(xiàng)，提取出序列中的隨機(jī)波動(dòng)項(xiàng)生成一組待處理序列；

步驟三、對(duì)待處理序列進(jìn)行異常值識(shí)別并對(duì)異常點(diǎn)進(jìn)行定位；

步驟四、根據(jù)待處理序列異常值的定位結(jié)果去除相對(duì)應(yīng)的原始供熱歷史數(shù)據(jù)序列的值形成待填充空缺值的篩選后序列；

步驟五、對(duì)篩選后序列的特點(diǎn)進(jìn)行可視化圖形辨識(shí)，并對(duì)空缺值進(jìn)行填充形成處理后序列，具體分為四種情況；

情況一、當(dāng)整個(gè)篩選后序列數(shù)據(jù)全局波動(dòng)較小，數(shù)據(jù)值圍繞著某一值上下波動(dòng)，并含有隨機(jī)誤差時(shí)，采用均值法進(jìn)行數(shù)據(jù)空缺值填充；

均值法的計(jì)算公式如下：

式中，y為篩選后序列中待填充的空缺值，x_i為序列中第i個(gè)非空缺值的數(shù)據(jù)，n為序列中非空缺值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；

情況二、整個(gè)篩選后序列數(shù)據(jù)全局波動(dòng)較大，但是局部較穩(wěn)定，在某一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)值圍繞著局部均值上下波動(dòng)，并含有隨機(jī)誤差，采用前一時(shí)刻值法進(jìn)行填充；

前一時(shí)刻值法的計(jì)算公式如下：

y_i＝y(tǒng)_i-1

式中，y_i為篩選后序列數(shù)據(jù)中i時(shí)刻待填充的空缺值，y_i-1為i-1時(shí)刻的值；

情況三、整個(gè)篩選后序列數(shù)據(jù)值穩(wěn)定增長(zhǎng)，當(dāng)前時(shí)刻值由前一時(shí)刻值與增長(zhǎng)值加和得到，空缺值采用累計(jì)值法進(jìn)行填充；

累計(jì)值法的計(jì)算公式如下：

式中，y_i為篩選后序列數(shù)據(jù)中i時(shí)刻待填充的空缺值，y_m為m時(shí)刻的值，y_n為n時(shí)刻的值，m時(shí)刻為待填充的空缺值前第一個(gè)非空缺值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，n時(shí)刻為待填充的空缺值后第一個(gè)非空缺值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻；

情況四、整個(gè)篩選后序列數(shù)據(jù)全局波動(dòng)范圍大，序列數(shù)據(jù)規(guī)律不明顯，空缺值采用相似度算法進(jìn)行填充，具體步驟為：

(1)首先采用min-max標(biāo)準(zhǔn)化方法將空缺值和非空缺值對(duì)應(yīng)的氣象參數(shù)進(jìn)行歸一化處理，其計(jì)算公式如下：

式中，x為室外氣象數(shù)據(jù)集合X中的某一值，min{X}為室外氣象數(shù)據(jù)集合X中的最小值，max{X}為室外氣象數(shù)據(jù)集合X中的最大值，y為min-max法歸一化后的數(shù)據(jù)；

(2)采用如下公式計(jì)算空缺值對(duì)應(yīng)的氣象參數(shù)和非空缺值對(duì)應(yīng)的氣象參數(shù)之間的歐幾里得距離：

式中，d為歐幾里得距離，x_i為空缺值對(duì)應(yīng)的某一氣象參數(shù)，y_i為非空缺值對(duì)應(yīng)的某一氣象參數(shù)，n為參與計(jì)算的氣象參數(shù)的種類；

(3)找出其中與空缺值氣象參數(shù)歐幾里得距離最近的m條非空缺值氣象參數(shù)，然后對(duì)這m條非空缺值氣象參數(shù)所對(duì)應(yīng)的非空缺值取平均數(shù)作為空缺值的填充項(xiàng)；

步驟六、再次進(jìn)行可視化圖形辨識(shí)，判斷處理后序列是否還存在異常點(diǎn)，如果不存在，則完成供熱歷史數(shù)據(jù)的預(yù)處理任務(wù)；若還存在異常點(diǎn)數(shù)據(jù)，則重復(fù)進(jìn)行步驟一～步驟五，直至完成預(yù)處理任務(wù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供熱系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，其特征在于：通過一階差分的方法用每一時(shí)刻的供熱運(yùn)行數(shù)據(jù)減去上一時(shí)刻的供熱運(yùn)行數(shù)據(jù)得到供熱運(yùn)行數(shù)據(jù)的每一時(shí)刻的變化值以去除供熱運(yùn)行數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)項(xiàng)，提取出序列中的隨機(jī)波動(dòng)項(xiàng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的供熱系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，其特征在于：使用拉伊達(dá)準(zhǔn)則的3σ原則對(duì)待處理序列進(jìn)行異常值的識(shí)別。