[發(fā)明專利]一種基于數(shù)據(jù)差值的橋梁漸進(jìn)式漂移數(shù)據(jù)清洗方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910500030.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110287178A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任普
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京睿永智運(yùn)維工程科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F16/215
• 分類號(hào): G06F16/215
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務(wù)所 32332
• 代理人: 王純潔;王長(zhǎng)征

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)據(jù)差值的橋梁漸進(jìn)式漂移數(shù)據(jù)清洗方法，包括：獲取傳感器原始數(shù)據(jù)；計(jì)算原始數(shù)據(jù)之間相鄰數(shù)據(jù)的差值；通過(guò)Super Smoother算法對(duì)原始差值數(shù)據(jù)提取趨勢(shì)數(shù)據(jù)，得到原始差值數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)的差值；采用區(qū)間估計(jì)理論，根據(jù)原始差值數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)的差值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，得到原始差值數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)的差值的正常值的變化范圍；尋找原始差值數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)的差值處于置信區(qū)間以外的數(shù)據(jù)位置，確定原始數(shù)據(jù)中漂移異常值的位置并進(jìn)行清洗。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確識(shí)別信號(hào)波動(dòng)較為緩慢的數(shù)據(jù)中漸進(jìn)式漂移現(xiàn)象，提高原始數(shù)據(jù)的處理效率，且能夠最大程度還原真實(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為后續(xù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析提供有效數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析研究領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)差值的橋梁漸進(jìn)式漂移數(shù)據(jù)清洗方法。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)清洗是橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后續(xù)分析挖掘的基礎(chǔ)，也是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)價(jià)值得以實(shí)現(xiàn)的步驟。隨著國(guó)內(nèi)橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)的逐漸成熟和廣泛使用，數(shù)據(jù)清洗的重要性也與日俱增。其中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)漂移現(xiàn)象在橋梁健康監(jiān)測(cè)過(guò)程中較為常見(jiàn)，其產(chǎn)生的主要原因在于傳感器本身出現(xiàn)故障或者受到外界環(huán)境的干擾。數(shù)據(jù)漂移的表現(xiàn)形式為：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生整體或部分偏移，在時(shí)域上某時(shí)段內(nèi)局部向上或者局部向下偏移，出現(xiàn)一種不連續(xù)狀況，但異常偏移部分?jǐn)?shù)據(jù)的形態(tài)和趨勢(shì)并無(wú)異常。

目前觀測(cè)到的數(shù)據(jù)偏移分為主要兩種情況，一種為整體式漂移，另一種為漸進(jìn)式漂移。整體式漂移表現(xiàn)為，數(shù)據(jù)在某時(shí)段內(nèi)整體向上或者向下漂移，這種漂移容易識(shí)別且方便設(shè)計(jì)算法進(jìn)行修正；而對(duì)于漸進(jìn)式漂移現(xiàn)象，該種形式的漂移識(shí)別較為困難，主要是由于其數(shù)據(jù)本身的波動(dòng)較難識(shí)別。因此，針對(duì)上述數(shù)據(jù)異常的缺點(diǎn)，迫切需要發(fā)展一種針對(duì)漸進(jìn)式漂移現(xiàn)象識(shí)別清洗的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種基于數(shù)據(jù)差值的橋梁漸進(jìn)式漂移數(shù)據(jù)清洗方法，本基于數(shù)據(jù)差值的橋梁漸進(jìn)式漂移數(shù)據(jù)清洗方法能準(zhǔn)確有效地處理橋梁健康監(jiān)測(cè)中信號(hào)波動(dòng)較為平穩(wěn)的漸進(jìn)式漂移數(shù)據(jù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種基于數(shù)據(jù)差值的橋梁漸進(jìn)式漂移數(shù)據(jù)清洗方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取傳感器原始數(shù)據(jù)；

步驟2：計(jì)算原始數(shù)據(jù)之間相鄰數(shù)據(jù)的差值；

步驟3：通過(guò)Super Smoother算法對(duì)原始差值數(shù)據(jù)提取趨勢(shì)數(shù)據(jù)，得到原始差值數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)的差值；

步驟4：采用區(qū)間估計(jì)理論，根據(jù)原始差值數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)的差值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，得到原始差值數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)的差值的正常值的變化范圍；

步驟5：尋找原始差值數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)的差值處于置信區(qū)間以外的數(shù)據(jù)位置，確定原始數(shù)據(jù)中漂移異常值的位置并進(jìn)行清洗。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟1具體包括：

獲取橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器采集的原始數(shù)據(jù){x_i},i＝1,2,…,n，其中n為原始數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟2具體包括：

通過(guò)計(jì)算{x_i},i＝1,2,…,n之間相鄰數(shù)據(jù)的差值，得到數(shù)值序列{d_i},i＝1,2,…,n-1，其中d_i＝x_i+1-x_i。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟3具體包括：

步驟3.1：采用Super Smoother算法提取原始差值數(shù)據(jù)的趨勢(shì)數(shù)據(jù){s_i},i＝1,2,…,n-1；