[發明專利]一種健身器材的故障監控系統及方法

有效

• 申請號: 202211067954.5
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115145984B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 段鐵民;盛國選
• 申請（專利權）人: 山東布萊特威健身器材有限公司
• 主分類號: G06F16/2458
• 分類號: G06F16/2458;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 濟南光啟專利代理事務所(普通合伙) 37292
• 代理人: 寧初明

1.一種健身器材的故障監控方法，其特征在于，所述方法包括：

記錄健身房中每個跑步機每日的功耗變化曲線和溫度變化序列，構成每日歷史數據庫；根據每日歷史數據庫中所有跑步機的平均功耗變化曲線和每個跑步機的功耗變化曲線之間的差異，獲得當日的功耗一致性，具體包括：獲得健身房中每個跑步機的功耗變化曲線與平均功耗變化曲線之間的動態時間規整距離，將每個動態時間規整距離的負數作為以自然常數為底的指數函數的冪，獲得單個功耗一致性；以所有單個功耗一致性的平均值作為功耗一致性；根據每個跑步機的溫度變化序列的波動性和元素值獲得溫度適宜評價，具體包括：根據溫度適宜評價公式獲得溫度適宜評價，溫度適宜評價公式包括：

其中，為溫度適宜評價，為雙曲正切函數，為溫度變化序列，為方差求取函數，為以自然常數為底的指數函數，為絕對值函數，為平均值求取函數，為標準溫度；

以功耗一致性和溫度適宜評價作為每個跑步機的狀態向量；根據不同跑步機之間的狀態向量差異和功耗變化曲線差異獲得樣本距離，根據不同跑步機之間的樣本距離進行分組，獲得多個跑步機運行組，具體包括：根據樣本距離公式獲得樣本距離，樣本距離公式包括：

其中，為跑步機A與跑步機B之間的樣本距離，為余弦函數，為跑步機A的狀態向量，為跑步機B的狀態向量，為形態相似距離函數，為跑步機A的功耗變化曲線，為跑步機B的功耗變化曲線，為余弦相似度函數；

根據樣本距離將跑步機樣本映射在樣本空間中，利用K均值聚類算法對樣本進行分組，獲得三種跑步機運行組；獲得每個運行組內中心樣本對應的功耗變化曲線與健身房的平均功耗變化曲線的動態時間規整距離；動態時間規整距離最大的跑步機運行組為異常運行組，動態時間規整距離最小的運行組為正常運行組，其余一個為輕微異常運行組；

獲得目標跑步機的K近鄰樣本群，根據K近鄰樣本群中每個樣本在下一日所屬跑步機運行組的數量獲得目標跑步機的狀態轉移置信度集合，具體包括：統計目標跑步機的K近鄰樣本群中每個樣本在下一日所屬的跑步機運行組，獲得每個跑步機運行組在K近鄰樣本群中對應所屬樣本的數量，經過極差標準化處理，獲得目標跑步機的狀態轉移置信度集合；根據每個狀態向量及其對應的狀態轉移置信度集合和平均功耗變化曲線訓練全連接神經網絡；

將前一日健身房中每個跑步機的狀態向量和健身房的平均功耗變化曲線輸入全連接神經網絡中，獲得每個跑步機對應的目標狀態轉移置信度集合，根據最大的目標狀態轉移置信度獲得每個跑步機在當日對應的跑步機運行組；根據每個跑步機運行組的占比確定當日的異常跑步機，具體包括：以當日的異常運行組中樣本數在總樣本數中的占比獲作為第一異常比例；以當日的輕微異常運行組中樣本數在總樣本數中的占比獲作為第二異常比例；根據健身房中跑步機總數與第一異常比例的乘積，獲得第一異常跑步機數量；根據健身房中跑步機總數與第二異常比例的乘積，獲得第二異常跑步機數量；根據跑步機在前一日的平均功耗的大小將每個跑步機從小到大排序，選擇前第一異常跑步機數量個跑步機作為第一異常跑步機；選擇除第一異常跑步機外的前第二異常跑步機數量個跑步機作為第二異常跑步機；調整異常跑步機的PID參數。

2.根據權利要求1所述的一種健身器材的故障監控方法，其特征在于，所述功耗變化曲線的獲取方法包括：

統計每個跑步機在一日中每個完整跑步記錄中的初始功耗變化曲線，將所有完整跑步記錄中的初始功耗變化曲線求平均，獲得對應跑步機每日的功耗變化曲線。

3.根據權利要求1所述的一種健身器材的故障監控方法，其特征在于，所述溫度變化序列的獲取方法包括：

根據預設采樣頻率采集每個跑步機在一日中每個完整跑步記錄前預設時段到完整跑步記錄結束期間的溫度信息，獲得初始溫度變化序列；將一日內所有初始溫度變化序列求平均，獲得對應跑步機每日的溫度變化序列。

4.根據權利要求1所述的一種健身器材的故障監控方法，其特征在于，所述調整異常跑步機的PID參數包括：

針對第一異常跑步機，獲得實時電機轉速與目標電機轉速之間的轉速比值，將第一異常跑步機的PID控制器中的P參數調大至預設超調閾值，若此時轉速比值大于預設轉速比值閾值，則停止跑步機并對該第一異常跑步機進行記錄；

針對第二異常跑步機，將第二異常跑步機的PID控制器中的P參數和D參數同時調大至預設超調閾值。

5.一種健身器材的故障監控系統，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1~4任意一項所述方法的步驟。