[發(fā)明專利]一種基于風速監(jiān)測的風門開閉擾動識別方法

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• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114036465A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 鄧立軍;尚文天;周煜凱
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F17/14;G01P5/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

1.一種基于風速監(jiān)測的風門開閉擾動識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：采集多段不同角度工況下的，且在巷道不同監(jiān)測點處的風門長閉、開閉的原始風速監(jiān)測值數(shù)據(jù)；采用歸一化與N次交疊分段的方式對原始風速監(jiān)測值數(shù)據(jù)進行處理，并對處理后的每小段數(shù)據(jù)進行編號；

步驟2：對編號后每段風速監(jiān)測數(shù)據(jù)特征提取，生成關(guān)于“風門開閉二分類-風速監(jiān)測值”的擾動特征樣本集；

步驟3：根據(jù)擾動特征樣本集實現(xiàn)對風門狀態(tài)的最佳初步分類，將得到的初步分類數(shù)據(jù)進行還原，得到所有風門處于非關(guān)閉狀態(tài)的歸一化處理后的風速監(jiān)測數(shù)據(jù)；同時得到風門處于關(guān)閉狀態(tài)的歸一化處理后的風速監(jiān)測數(shù)據(jù)，如風門處于關(guān)閉狀態(tài)，則判斷結(jié)束；

步驟4：對得到的處于非關(guān)閉狀態(tài)歸一化處理后的每段風速監(jiān)測數(shù)據(jù)再采用N次交疊分段的方式進行處理，并對每小段數(shù)據(jù)進行重新編號；

步驟5：對重新N次交疊分段編號后劃分出的每小段風速監(jiān)測數(shù)據(jù)進行特征提取，生成關(guān)于“風門開閉狀態(tài)再次二分類-風速監(jiān)測值”的擾動特征樣本集；

步驟6：根據(jù)“風門開閉狀態(tài)再次二分類-風速監(jiān)測值”的擾動特征樣本集，構(gòu)建以監(jiān)測風門處于固定開啟階段為目標的支持向量機分類模型，實現(xiàn)對風門狀態(tài)的準確判斷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于風速監(jiān)測的風門開閉擾動識別方法，其特征在于，所述的步驟1具體表述為：

步驟1.1：采集多段不同角度工況下的，且在巷道不同監(jiān)測點處的風門長閉、開閉的原始風速監(jiān)測值數(shù)據(jù)；

步驟1.2：對每整段原始風速監(jiān)測數(shù)據(jù)x_T＝{v₁,v₂,...,v_L}進行歸一化處理表示為：

式中，表示歸一化后的每整段原始風速監(jiān)測數(shù)據(jù)，v₁、v₂、v_L表示整段數(shù)據(jù)中第1、2、L個風速監(jiān)測值，v_min表示整段數(shù)據(jù)中最小的數(shù)，v_max表示整段數(shù)據(jù)中最大的數(shù)；

步驟1.3：對歸一化后每整段原始風速監(jiān)測數(shù)據(jù)其中是第i個歸一化的風速；采用交疊處理方式后被分成了小段，采用的交疊處理方式要滿足：

式中，t表示任意兩小段數(shù)據(jù)之間的滑移距離，l表示每小段數(shù)據(jù)的長度，n表示l為2的倍數(shù)，l_max表示交疊分段中最大長度小段數(shù)據(jù)的長度，t_max表示最大長度小段數(shù)據(jù)的移動距離，N為交疊劃分處理的總次數(shù)，l_min表示表示交疊分段中最小長度小段數(shù)據(jù)的長度；

步驟1.4：對步驟1.3得到的每小段數(shù)據(jù)進行編號；

經(jīng)過對歸一化后每整段原始風速監(jiān)測數(shù)據(jù)的N次交疊劃分處理后，第T段數(shù)據(jù)分解后的集合其中：

式中，為每整段歸一化風速監(jiān)測數(shù)據(jù)第k次交疊劃分出來的第i小段數(shù)據(jù)；分別表示第T歸一化風速監(jiān)測數(shù)據(jù)中的第t×(i-1)+1、t×(i-1)+2、...、t×(i-1)+l個數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于風速監(jiān)測的風門開閉擾動識別方法，其特征在于，所述的步驟2具體表述為：

步驟2.1：提取到每段風速監(jiān)測數(shù)據(jù)特征為：各小段風速監(jiān)測數(shù)據(jù)的最值、平均值、標準差，經(jīng)過對各小段風速監(jiān)測數(shù)據(jù)小波分解多層后得到的各層高頻系數(shù)熵的最值、平均值、標準差和最后一層低頻系數(shù)熵的最值、平均值、標準差；由提取到的特征構(gòu)建特征集合，每小段風速監(jiān)測數(shù)據(jù)由其特征集合代替：

式中，為第k次重疊分段的第i小段數(shù)據(jù)的特征集合，為該小段數(shù)據(jù)的最大值、最小值、平均值、標準差，S_d,S_sd,...S_s..d為該小段數(shù)據(jù)小波分解多層后每層低頻系數(shù)熵的和，S_s,S_ss,...S_s..s為該小段數(shù)據(jù)小波分解多層后，每層高頻系數(shù)熵的和；

步驟2.2：利用上述每段風速監(jiān)測數(shù)據(jù)的特征對應的風門狀態(tài)生成關(guān)于“風門開閉二分類-風速監(jiān)測值”的擾動特征樣本集，包括各小段編號、特征、包含時間內(nèi)風門是否處于關(guān)閉狀態(tài)：

式中，x'_T為一整個數(shù)據(jù)的小段特征集合的集合，為第k次交疊劃分除的小段中包含的小段特征集合。