一种铝合金棒生产数据管理系统技术方案

本发明专利技术涉及数据处理技术领域，具体涉及一种铝合金棒生产数据管理系统，该系统包括：数据获取模块，用于获取铝合金棒挤压的过程中的生产数据；数据预处理模块，用于获取生产数据对应的局部聚集数据集合，获得相关性特征值，进而计算修正系数；数据分割模块，用于筛选出待选分割数据点，分别对生产数据进行二分类；数据分析模块，用于获取离散数据点和聚集数据点，计算第一类别评价指标和第二类别评价指标，进而获得综合类别评价指标；数据管理模块，用于筛选出最优分割数据点，对生产数据进行分割，构建孤立树组成孤立森林；根据孤立森林获得生产数据的异常检测结果。本发明专利技术提高了铝合金棒生产数据的异常检测精度。金棒生产数据的异常检测精度。金棒生产数据的异常检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金棒生产数据管理系统


[0001]本专利技术涉及数据处理
，具体涉及一种铝合金棒生产数据管理系统。

技术介绍

[0002]挤压机作为铝合金型材生产线上的重要设备，其运行时的安全问题被广泛关注。在铝合金型材的挤压工艺中，挤压设备可能存在难以直接观察到的异常情况，若没有对异常情况进行及时的处理，极易引起其他相关的异常事件发生，从而对产品质量造成影响。因此，在对铝合金棒的挤压过程的生产数据进行数据管理时，对其生产数据进行异常检测显得尤为重要。
[0003]孤立森林算法是集成学习算法中一种典型的无监督异常检测算法，利用该算法对铝合金棒的挤压过程中的生产数据进行异常检测时，基于分割点生成孤立树。在传统的算法中往往是从随机选择的样本数据中随机选择数据点作为分割点生成孤立树。而分割点能够直接影响孤立树的生成质量，该算法的分割点的选取随机性较大，容易将正常数据误分割为异常数据，将异常数据误分割为正常数据，导致异常数据的识别精度较低。

技术实现思路

[0004]为了解决孤立森林算法的分割点的选取随机性较大，进而导致异常数据的识别精度较低的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种铝合金棒生产数据管理系统，所采用的技术方案具体如下：数据获取模块，用于获取铝合金棒进行挤压的过程中，在设定时间段内每个时刻的生产数据；数据预处理模块，用于获取每个时刻的生产数据对应的局部聚集数据集合，根据每个时刻的生产数据与所述集合中的元素之间的差异得到每个时刻的生产数据的相关性特征值；根据所述相关性特征值、每个时刻的生产数据以及所述集合中的元素得到修正系数；数据分割模块，用于利用修正系数对生产数据进行筛选得到待选分割数据点；利用待选分割数据点分别对生产数据进行二分类，得到第一类别和第二类别；所述第一类别的平均修正系数大于所述第二类别的平均修正系数；数据分析模块，用于获取第一类别中的离散数据点和聚集数据点，根据离散数据点和聚集数据点对应的修正系数得到第一类别评价指标；根据两个类别内生产数据之间的差异得到第二类别评价指标；根据第一类别评价指标和第二类别评价指标得到每个待选分割数据点对应的综合类别评价指标；数据管理模块，用于利用综合类别评价指标对待选分割数据点进行筛选得到最优分割数据点，根据最优分割数据点对生产数据进行分割，构建孤立树组成孤立森林；根据孤立森林获得生产数据的异常检测结果。
[0005]优选地，所述获取每个时刻的生产数据对应的局部聚集数据集合具体为：
每个时刻均对应第一设定数量种不同的生产数据，利用每个时刻所有生产数据的归一化值组成每个时刻的特征元组；将每个时刻的特征元组映射至空间内得到每个时刻对应的数据点；将任意一个时刻对应的数据点记为目标数据点，计算除目标数据点外其他数据点与目标数据点之间的距离，将所有距离按照设定顺序进行排列，并按照排列顺序获取设定数量的其他数据点，构成目标数据点的局部聚集数据集合；所述目标数据点的局部聚集数据集合为该时刻的生产数据对应的局部聚集数据集合。
[0006]优选地，所述相关性特征值的获取方法具体为：其中，表示第a个时刻的生产数据的相关性特征值，表示第a个时刻的生产数据对应的局部聚集数据集合中元素的总数量，表示第a个时刻对应的数据点的特征元组中第j个生产数据的数据值，表示集合中第i个数据点的特征元组中第j个生产数据的数据值，表示集合中第i+1个数据点的特征元组中第j个生产数据的数据值，表示第a个时刻的生产数据对应的时刻，表示集合中第i个数据点对应的时刻，表示集合中第i+1个数据点对应的时刻，ε为超参数，表示特征元组中包含的生产数据数量。
[0007]优选地，所述修正系数的获取方法具体为：对于任意一个时刻，获取该时刻对应的数据点与集合中每个数据点之间的距离，计算该时刻对应的相关性特征值与集合中每个数据点对应的相关性特征值之间差值的绝对值，计算所述距离与差值的绝对值之间的乘积；对所有的乘积进行求和，以求和结果的归一化值作为该时刻的生产数据对应的修正系数。
[0008]优选地，所述获取第一类别中的离散数据点和聚集数据点具体为：对于第一类别内任意一个时刻的生产数据，当该时刻的相邻两个时刻的生产数据均不在第一类别内或者只有一个相邻时刻的生产数据在第一类别内时，将所述任意一个时刻的生产数据记为离散数据点；将第一类别内所有时刻的生产数据除离散数据点之外的所有时刻的生产数据记为聚集数据点。
[0009]优选地，所述第一类别评价指标的获取方法具体为：获取第一类别内离散数据点的数量与所有时刻的数量之间的比值，计算第一类别内所有离散数据点的修正系数的方差，以所述比值和方差的乘积作为离散系数；获取第一类别内任意两个聚集数据点的修正系数的差值绝对值，并获取所述任意两个聚集数据点对应时刻的差值绝对值，计算两个差值绝对值之间的乘积的负相关映射值，对所有任意两个聚集数据点对应的所述负相关映射值求和得到聚集系数；以所述离散系数和聚集系数的乘积作为第一类别评价指标；所述第二类别评价指标的获取方法具体为：获取第二类别中待选分割数据点的数量的倒数，根据第一类别和第二类别中所有
生产数据之间的差异确定相关系数，以所述倒数和相关系数的乘积作为第二类别评价指标；所述差异与相关系数之间的关系为负相关关系。
[0010]优选地，所述综合类别评价指标的获取方法具体为：以第一类别评价指标和第二类别评价指标的平均数作为待选分割数据点对应的综合类别评价指标。
[0011]优选地，所述利用修正系数对生产数据进行筛选得到待选分割数据点具体为：将修正系数大于预设的判断阈值对应时刻的生产数据作为待选分割数据点。
[0012]优选地，所述利用综合类别评价指标对待选分割数据点进行筛选得到最优分割数据点具体为：综合类别评价指标的最大值对应的待选分割数据点作为最优分割数据点。
[0013]优选地，所述根据最优分割数据点对生产数据进行分割，构建孤立树组成孤立森林具体为：从所有时刻的生产数据中抽取设定数量个样本数据，放入树的根节点；对样本数据进行二分类分割，每次分割均获取样本数据中对应的最优分割数据点，将样本数据中小于最优分割数据点的数据放在当前节点的左子节点，将大于或等于最优分割数据点的数据放在当前节点的右子节点；不断构造新的子节点，直到满足设定规则时停止，得到孤立树组成孤立森林。
[0014]本专利技术实施例至少具有如下有益效果：本专利技术首先获取铝合金棒在挤压过程中每个时刻的生产数据作为数据集；对每个时刻的生产数据进行分析，获取对应的局部聚集数据集合，包含了生产数据周围较为聚集的数据，进而可以根据生产数据与对应集合中元素之间的差异得到相关性特征值，即通过对生产数据与其周围较为聚集的数据之间的差异进行分析，利用相关性特征值表征生产数据变化趋势之间的相关性，根据相关性特征值获得修正系数，利用修正系数表征了生产数据与其周围较为聚集的数据的异常分布情况；然后筛选出待选分割数据点作为分割点对生产数据进行二分类分割，得到第一类别和第二类别，利用第一类别表示存在异常情况的数据所在类别，第二类别表示正常数据所在类别；进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金棒生产数据管理系统，其特征在于，该系统包括：数据获取模块，用于获取铝合金棒进行挤压的过程中，在设定时间段内每个时刻的生产数据；数据预处理模块，用于获取每个时刻的生产数据对应的局部聚集数据集合，根据每个时刻的生产数据与所述集合中的元素之间的差异得到每个时刻的生产数据的相关性特征值；根据所述相关性特征值、每个时刻的生产数据以及所述集合中的元素得到修正系数；数据分割模块，用于利用修正系数对生产数据进行筛选得到待选分割数据点；利用待选分割数据点分别对生产数据进行二分类，得到第一类别和第二类别；所述第一类别的平均修正系数大于所述第二类别的平均修正系数；数据分析模块，用于获取第一类别中的离散数据点和聚集数据点，根据离散数据点和聚集数据点对应的修正系数得到第一类别评价指标；根据两个类别内生产数据之间的差异得到第二类别评价指标；根据第一类别评价指标和第二类别评价指标得到每个待选分割数据点对应的综合类别评价指标；数据管理模块，用于利用综合类别评价指标对待选分割数据点进行筛选得到最优分割数据点，根据最优分割数据点对生产数据进行分割，构建孤立树组成孤立森林；根据孤立森林获得生产数据的异常检测结果。2.根据权利要求1所述的一种铝合金棒生产数据管理系统，其特征在于，所述获取每个时刻的生产数据对应的局部聚集数据集合具体为：每个时刻均对应第一设定数量种不同的生产数据，利用每个时刻所有生产数据的归一化值组成每个时刻的特征元组；将每个时刻的特征元组映射至空间内得到每个时刻对应的数据点；将任意一个时刻对应的数据点记为目标数据点，计算除目标数据点外其他数据点与目标数据点之间的距离，将所有距离按照设定顺序进行排列，并按照排列顺序获取设定数量的其他数据点，构成目标数据点的局部聚集数据集合；所述目标数据点的局部聚集数据集合为该时刻的生产数据对应的局部聚集数据集合。3.根据权利要求2所述的一种铝合金棒生产数据管理系统，其特征在于，所述相关性特征值的获取方法具体为：其中，表示第a个时刻的生产数据的相关性特征值，表示第a个时刻的生产数据对应的局部聚集数据集合中元素的总数量，表示第a个时刻对应的数据点的特征元组中第j个生产数据的数据值，表示集合中第i个数据点的特征元组中第j个生产数据的数据值，表示集合中第i+1个数据点的特征元组中第j个生产数据的数据值，表示第a个时刻的生产数据对应的时刻，表示集合中第i个数据点对应的时刻，表示集合中第i+1个数据点对应的时刻，ε为超参数，表示特征元组中包含的生产数据数量。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金棒生产数据管理系统，其特征在于，所述修正系数的获取方法具体为：对于任意一个时刻，获取该时刻对应的数据点与集合中每个数据点之间的距离，计算该时刻对应的相关性特征值与集合中每个数据点对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈运策，王伊宁，陈玉爱，张双占，
申请(专利权)人：河北长发铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：