一种基于时空动态耦合的三维温度传感数据分析方法技术
A three-dimensional temperature sensing data analysis method based on spatiotemporal dynamic coupling
The invention discloses a method for three-dimensional analysis of temperature sensing data space based on dynamic coupling, the temperature field of physical model to reflect the heat transfer mechanism and statistical model based on temporal correlation, the establishment of mixed effect model, the 3D temperature sensing data analysis, dynamic temperature space-time three-dimensional temperature field in any position that any value the space position or any time the temperature value. Through the technical scheme provided by the invention, the temperature field will reflect the physical model of heat transfer mechanism and a statistical model based on temporal correlation combination, establish a mixed effects model was used to estimate the dynamic three-dimensional temperature field of the real-time monitoring for the temperature field to provide accurate and comprehensive information, helps to realize optimal allocation of sensor field the temperature, to reduce the cost and energy saving effect.
【技术实现步骤摘要】
一种基于时空动态耦合的三维温度传感数据分析方法
本专利技术提供一种三维温度场的动态数据分析方法，具体涉及一种基于时空动态耦合的三维温度传感数据分析方法，属于工业工程领域。
技术介绍
温度场的动态数据分析技术在工程领域发挥着重要作用，对提高产品质量、提升系统性能等工程任务提供重要信息。近年来，这项技术引起科研与工程人员的广泛关注，已经在生态、气象、卫生保健、粮食仓储等工程领域得到应用。温度场的动态数据分析技术能为复杂系统的监控提供全面、准确的信息，达到提高系统性能或服务质量的效果。同时，该技术有助于工程结构的优化设计，实现节约资源、降低成本的目标。温度场的动态数据分析技术旨在实现对温度场的准确估计。传统的温度场估计方法是一种基于热传递原理的仿真方法。文献[1]～[2]中记载，该方法考虑影响温度场的变化的外部因素，如环境因素、内部传热机制，通过给定初始温度和边界条件，建立三维热力学模型，实现对三维动态温度场的估计。然而，温度场的变化不仅受到外部因素的影响，还受到内部因素及其他多种不确定因素的影响。温度场可以被视为一个随着时空变化的复杂的传热系统。传统的温度场估计方法仅...
【技术保护点】
一种基于时空动态耦合的三维温度传感数据分析方法，利用反映传热机理的温度场物理模型与基于时空相关性的统计模型，建立混合效应模型，对三维温度传感数据进行分析，获得三维温度场中任一空间位置的动态温度值；包括如下步骤：1)利用温度场物理模型与基于时空相关性的统计模型，建立混合效应模型表示时空点(s,t)的温度值；某时空点(s,t)的温度值Y(s,t)表示包括：表示温度场的全局温度变化的均值函数项μ(s,t)、表示温度场的局部温度变化的局部变化项w(s,t)和表示由随机或不可控因素引起的温度变化的随机噪声项∈(s,t)；2)对所述均值函数项μ(s,t)建模并求解：建立三维热力学模型作...
【技术特征摘要】
1.一种基于时空动态耦合的三维温度传感数据分析方法，利用反映传热机理的温度场物理模型与基于时空相关性的统计模型，建立混合效应模型，对三维温度传感数据进行分析，获得三维温度场中任一空间位置的动态温度值；包括如下步骤：1)利用温度场物理模型与基于时空相关性的统计模型，建立混合效应模型表示时空点(s,t)的温度值；某时空点(s,t)的温度值Y(s,t)表示包括：表示温度场的全局温度变化的均值函数项μ(s,t)、表示温度场的局部温度变化的局部变化项w(s,t)和表示由随机或不可控因素引起的温度变化的随机噪声项∈(s,t)；2)对所述均值函数项μ(s,t)建模并求解：建立三维热力学模型作为均值模型，采用有限差分法对所述均值模型求解，得到温度场全局温度变化的均值；3)采用高斯随机场与克里金模型表示温度场的局部温度变化，对所述局部变化项w(s,t)建模并求解，得到模型参数；4)估计时空温度场的温度值：给定观测数据Y，通过式10计算，获得对温度场中任何位置的温度值的估计：其中，在tm时刻点的温度估计值；为tm时刻点的全局温度变化的均值；ωi*j(tm)表示在tm时刻的空间权重；Y(sj,tm)为给定的tm时刻sj点的温度值；μ(sj,tm)为tm时刻sj点的局温度变化的均值。2.如权利要求1所述温度传感数据分析方法，其特征是，步骤1)所述某时空点(s,t)的温度值Y(s,t)具体表示为式1：Y(s,t)＝μ(s,t)+w(s,t)+∈(s,t)(式1)所述某时空点(s,t)的温度值Y(s,t)由表示温度场的全局温度变化的均值函数项μ(s,t)、表示温度场的局部温度变化的局部变化项w(s,t)和表示由随机或不可控因素引起的温度变化的随机噪声项∈(s,t)相加得到。3.如权利要求1所述温度传感数据分析方法，其特征是，步骤2)对所述均值函数项μ(s,t)建模并求解，具体包括如下步骤：B1.建立均值模型：考虑环境因素的影响，在笛卡尔坐标系下，对均值函数项μ(s,t)建立三维非稳态傅里叶传热模型如下：式2中，μ(x,y,z,t)表示在笛卡尔坐标系下的均值函数项，其中空间坐标s＝{x,y,z}，x、y和z分别表示在X、Y和Z方向的坐标；ρ表示物质的密度，c表示物质的比热容，λx，λy和λz分别表示在三维笛卡尔坐标系下物质沿x，y和z方向的热导率；B2.求解均值模型：采用有限差分法，利用式3，给定初始温度及边界条件，对上述式2的均值模型进行求解：其中，(i,j,k,m)表示坐标(x,y,z,t)对应的网格位置，Δx，Δy，Δz和Δt分别表示空间、时间方向的网格间隔。4.如权利要求3所述温度传感数据分析方法，其特征是，步骤B2中，参数值其中，ρ表示物质的密度...
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