數(shù)據(jù)識(shí)別方法在軌道衡計(jì)量中的應(yīng)用

潘建雙

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司信息計(jì)量部,河北唐山 063200)

0 引言

隨著工業(yè)智能化的不斷發(fā)展,智能制造熱潮持續(xù)升溫,不同類型的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng),但采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性確難以得到保障。因此,需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),將數(shù)據(jù)采集[1]過(guò)程中的異常數(shù)據(jù)識(shí)別出來(lái)進(jìn)行及時(shí)處理。本文運(yùn)用控制圖的判異準(zhǔn)則和軌道衡皮重歷史計(jì)量數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)識(shí)別模型,用以自動(dòng)快速識(shí)別實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)是否正常,以保證軌道衡計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,并通過(guò)在軌道衡的應(yīng)用,來(lái)輻射冶金及其他行業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,為識(shí)別不同領(lǐng)域的不同類型數(shù)據(jù)提供可靠的技術(shù)支持。

1 實(shí)施方案

選用一臺(tái)軌道衡進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過(guò)采集該衡器的皮重歷史計(jì)量數(shù)據(jù),并按月、季度和年進(jìn)行歸納和整理,計(jì)算皮重的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,來(lái)確定控制圖的中心線、制上限以及控制下限,用于識(shí)別軌道衡測(cè)量的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)。當(dāng)識(shí)別過(guò)程達(dá)到預(yù)設(shè)的更新閾值時(shí),對(duì)控制圖進(jìn)行更新,獲得控制圖新的中心線、控制上限以及控制下限,并運(yùn)用新的控制圖識(shí)別軌道衡測(cè)量的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù),以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)識(shí)別,并在軌道衡計(jì)量系統(tǒng)中進(jìn)行顯示、控制與處理。其次,根據(jù)每個(gè)月的歷史計(jì)量數(shù)據(jù)和計(jì)算出的結(jié)果調(diào)整控制上、下限,直至確定常規(guī)皮重的波動(dòng)范圍。

2 建立數(shù)據(jù)識(shí)別模型[2]

2.1 確定皮重計(jì)量數(shù)據(jù)常規(guī)波動(dòng)范圍

以9月的歷史計(jì)量數(shù)據(jù)為例,利用六西格瑪工具計(jì)算出控制圖的中心線、控制上限以及控制下限。其中,有中心線=,控制上限UCL=+Nσ,控制下限LCL=-Nσ,

為歷史計(jì)量數(shù)據(jù)的均值,N表示倍數(shù),σ表示歷史計(jì)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差;控制限常規(guī)為均值的3倍標(biāo)準(zhǔn)差,但歷史計(jì)量數(shù)據(jù)為皮重?cái)?shù)據(jù),基于該皮重?cái)?shù)據(jù)的歷史計(jì)量數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)比例進(jìn)行分析可確定N的最優(yōu)取值為4,即控制限為均值的4倍標(biāo)準(zhǔn)差,識(shí)別效果如圖1。

圖1 9月數(shù)據(jù)不同倍數(shù)下識(shí)別結(jié)果及驗(yàn)證Fig.1 Identification results and verification at different multiples of September data

2.2 確定數(shù)據(jù)識(shí)別方法[3]

獲取軌道衡的第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù),基于第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù),確定控制圖的第一中心線、第一控制上限以及第一控制下限。基于第一中心線、第一控制上限以及第一控制下限,識(shí)別軌道衡測(cè)量的第一實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)。當(dāng)識(shí)別過(guò)程達(dá)到預(yù)設(shè)的更新閾值時(shí),獲取軌道衡的第二歷史計(jì)量數(shù)據(jù),對(duì)控制圖進(jìn)行更新,獲得控制圖的第二中心線、第二控制上限以及第二控制下限。基于第二中心線、第二控制上限以及第二控制下限,識(shí)別軌道衡測(cè)量的第二實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)。

第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù)可為毛重或皮重;具體的,第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù)表示一段時(shí)間內(nèi)的所有歷史數(shù)據(jù),例如可為1周(7日)內(nèi)測(cè)量獲得的數(shù)據(jù),1個(gè)月(或30日)內(nèi)測(cè)量獲得的數(shù)據(jù),一個(gè)季度內(nèi)測(cè)量獲得的數(shù)據(jù),1年(或365日)內(nèi)測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)。

第二歷史計(jì)量數(shù)據(jù)中包含第一實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)。具體的,第二歷史計(jì)量數(shù)據(jù)可完全由第一實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)構(gòu)成,也可由部分第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù)和第一實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)構(gòu)成。

當(dāng)?shù)谝粴v史計(jì)量數(shù)據(jù)和第二歷史計(jì)量數(shù)據(jù)均為30日的計(jì)量數(shù)據(jù)時(shí),預(yù)設(shè)的更新閾值為15日,則第二歷史計(jì)量數(shù)據(jù)由15日的第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù)和15日的第一實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)構(gòu)成,這樣可以保留第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù)的特征,并包含第一實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)的特征,保證控制圖更新的連續(xù)性,提高了識(shí)別的準(zhǔn)確度。

更新閾值可為第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù)的計(jì)量時(shí)長(zhǎng),也可為第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù)計(jì)量時(shí)長(zhǎng)的1/2、1/3、1/4等,不作限制;此時(shí)識(shí)別過(guò)程達(dá)到預(yù)設(shè)的更新閾值表示識(shí)別時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)的更新閾值。另外,更新閾值還可為實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)的數(shù)量,例如更新閾值為10條實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)、100條實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)、1000條實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù),等;此時(shí),識(shí)別過(guò)程達(dá)到預(yù)設(shè)的更新閾值表示識(shí)別數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)的更新閾值。

2.3 建立數(shù)據(jù)識(shí)別方法的功能模塊

第一數(shù)據(jù)獲取模塊,用于獲取軌道衡的第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù);

控制圖構(gòu)建模塊,用于基于所述第一歷史計(jì)量數(shù)據(jù),確定控制圖的第一中心線、第一控制上限以及第一控制下限;

第一識(shí)別模塊,用于基于所述第一中心線、所述第一控制上限以及所述第一控制下限,識(shí)別所述軌道衡測(cè)量的第一實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù);

第二數(shù)據(jù)獲取模塊,用于當(dāng)識(shí)別過(guò)程達(dá)到預(yù)設(shè)的更新閾值時(shí),獲取所述軌道衡的第二歷史計(jì)量數(shù)據(jù);其中,所述第二歷史計(jì)量數(shù)據(jù)中包含所述第一實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù);

表1 數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)實(shí)際識(shí)別結(jié)果表Tab.1 Data dynamic actual identification results table

控制圖更新模塊,用于基于所述第二歷史計(jì)量數(shù)據(jù)對(duì)所述控制圖進(jìn)行更新,獲得所述控制圖的第二中心線、第二控制上限以及第二控制下限;

第二識(shí)別模塊,用于基于所述第二中心線、所述第二控制上限以及所述第二控制下限,識(shí)別所述軌道衡測(cè)量的第二實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)識(shí)別

選擇一臺(tái)軌道衡,采集其每月皮重歷史計(jì)量數(shù)據(jù)。利用采集的皮重計(jì)量數(shù)據(jù)構(gòu)建控制圖,并對(duì)控制圖進(jìn)行不斷的更新,來(lái)構(gòu)建初始數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)識(shí)別模型。將構(gòu)建的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)識(shí)別模型固化在計(jì)量系統(tǒng)中,對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別。具體識(shí)別結(jié)果如表1。

在表中,下劃線黑體的數(shù)據(jù)為識(shí)別出的異常數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

通過(guò)運(yùn)用該數(shù)據(jù)識(shí)別方法對(duì)輸入的實(shí)時(shí)皮重計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別,識(shí)別的準(zhǔn)確率可達(dá)到100%。同時(shí),此方法可對(duì)毛重和凈重進(jìn)行識(shí)別,將自動(dòng)識(shí)別出的異常計(jì)量數(shù)據(jù)在軌道衡計(jì)量系統(tǒng)中進(jìn)行顯示。因此,此方法可為識(shí)別不同領(lǐng)域的不同類型數(shù)據(jù)提供可靠的技術(shù)支持。