基于流程對(duì)象大數(shù)據(jù)集知識(shí)提取的相關(guān)方法與理論的研究.pdf

1、流程工業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的積累形成規(guī)模龐大的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。在這些數(shù)據(jù)中包含了大量有價(jià)值的信息和知識(shí)等待挖掘。由于流程工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程強(qiáng)調(diào)整體性和實(shí)時(shí)性，因此需要從整體和系統(tǒng)的角度，以完整的工業(yè)生產(chǎn)流程為研究對(duì)象進(jìn)行知識(shí)發(fā)現(xiàn)的研究。本課題組在電力系統(tǒng)知識(shí)發(fā)現(xiàn)平臺(tái)的研究中提出了用于流程對(duì)象大數(shù)據(jù)集知識(shí)發(fā)現(xiàn)的計(jì)算模型——T-C-A-C/T算法流。該算法流包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、時(shí)序發(fā)現(xiàn)、聚類(lèi)、關(guān)聯(lián)規(guī)則生成、關(guān)聯(lián)鏈和關(guān)聯(lián)樹(shù)生成，最后通過(guò)一

2、系列的計(jì)算得到流程對(duì)象各個(gè)環(huán)節(jié)之間的鏈?zhǔn)揭?guī)則以及狀態(tài)關(guān)聯(lián)鏈。目前，T-C-A-C/T算法流中關(guān)于數(shù)據(jù)取樣、時(shí)序發(fā)現(xiàn)、聚類(lèi)、關(guān)聯(lián)分析方面還存在若干問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。
　　本文主要針對(duì)算法流中存在的問(wèn)題做進(jìn)一步的研究。在數(shù)據(jù)取樣方面，設(shè)計(jì)了基于方差的數(shù)據(jù)取樣算法，計(jì)算不同數(shù)據(jù)段內(nèi)所有數(shù)據(jù)的方差和，取方差和最大的數(shù)據(jù)段作為后續(xù)計(jì)算的樣本數(shù)據(jù)段。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)展示了數(shù)據(jù)取樣效果。在時(shí)序發(fā)現(xiàn)方面，根據(jù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)理論，對(duì)流程對(duì)象各環(huán)節(jié)之

3、間的時(shí)序關(guān)系進(jìn)行了理論分析，為時(shí)序發(fā)現(xiàn)算法提供了理論支持。同時(shí)完善了基于統(tǒng)計(jì)極值的時(shí)序計(jì)算算法，并對(duì)算法的適用條件進(jìn)行了分析。算法通過(guò)統(tǒng)計(jì)兩環(huán)節(jié)各個(gè)極值點(diǎn)之間的時(shí)間距得到兩個(gè)環(huán)節(jié)之間的延遲時(shí)間，以其中一個(gè)環(huán)節(jié)為基環(huán)節(jié)計(jì)算其它各個(gè)環(huán)節(jié)與基環(huán)節(jié)之間的延遲時(shí)間，得到流程對(duì)象各環(huán)節(jié)之間的時(shí)序關(guān)系。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，可比較準(zhǔn)確的得到流程對(duì)象各環(huán)節(jié)之間的時(shí)序關(guān)系。在聚類(lèi)方面，為了優(yōu)化狀態(tài)的劃分，設(shè)計(jì)了基于時(shí)間序列子序列分割的聚類(lèi)算法，將原有的各環(huán)節(jié)采樣

4、時(shí)間序列通過(guò)滑動(dòng)窗口分割為多個(gè)子序列，對(duì)各個(gè)子序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后使用K-means算法對(duì)子序列進(jìn)行聚類(lèi)，并使用基于輪廓系數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)選擇聚類(lèi)的最佳k值。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)，展示了聚類(lèi)效果。在關(guān)聯(lián)分析方面，本文對(duì)流程對(duì)象各環(huán)節(jié)間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了理論分析，為含有時(shí)序特性的流程工業(yè)內(nèi)部各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系挖掘提供了一定的理論支持。并在子序列聚類(lèi)的基礎(chǔ)上對(duì)流程對(duì)象各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析?；贏pdod算法提取不同環(huán)節(jié)聚類(lèi)之間的二項(xiàng)關(guān)聯(lián)規(guī)則，再根據(jù)規(guī)

5、則的支持度和興趣度確定環(huán)節(jié)間的關(guān)聯(lián)度。并基于環(huán)節(jié)間的關(guān)聯(lián)度，生成流程對(duì)象環(huán)節(jié)間的關(guān)聯(lián)鏈，該關(guān)聯(lián)鏈就是流程工業(yè)內(nèi)部環(huán)節(jié)間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系。以每一條關(guān)聯(lián)鏈為基礎(chǔ)，結(jié)合關(guān)聯(lián)鏈上的各環(huán)節(jié)經(jīng)過(guò)聚類(lèi)得到的狀態(tài)類(lèi)別，通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到該關(guān)聯(lián)鏈對(duì)應(yīng)的狀態(tài)關(guān)聯(lián)鏈，狀態(tài)關(guān)聯(lián)鏈表示關(guān)聯(lián)鏈上的所有環(huán)節(jié)的不同類(lèi)狀態(tài)間的作用關(guān)系。使用某電力系統(tǒng)部分采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以較好的挖掘出流程對(duì)象內(nèi)部環(huán)節(jié)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及狀態(tài)影響關(guān)系。最終得到的狀態(tài)關(guān)聯(lián)鏈可以對(duì)流程工業(yè)進(jìn)行相關(guān)的輔助