【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于烟草加工质量指标预测领域，具体涉及一种基于时间编码融合tcn-gru混合网络的卷烟制造过程质量指标预测方法。
技术介绍
1、生产质量指标评价的好坏直接决定着产品的质量，生产过程质量指标的预测对流程工业产品质量和生产调度起着关键作用。保障制丝线生产长期稳定运行，一直是卷烟制造过程面临的难题，制丝线生产过程质量指标及时有效的预测是解决这一难题的前提。
2、其中，深入分析工艺数据中隐含的有效信息，可以提高生产过程质量指标预测的准确度，更好地适应加工条件的变化，而对隐含的时间信息的考虑往往较缺乏。
3、此外，实际生产情况显示，混合网络算法模型训练时间较长是一个普遍问题，并且会随着生产时间推移和工艺数据变化，预测模型拟合度可能会逐渐下降。
4、为解决上述问题提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种基于时间编码融合tcn-gru混合网络的卷烟制造过程质量指标预测方法，该方法在卷烟生产过程中通过mes系统对生产线工艺数据进行采集，采用温湿度传感器测量物料质量指标值。将时间数据以编码方式进行输入以提高tcn-gru混合神经网络拟合精度，引入迁移学习策略，在保证训练精度的前提下提升实际生产中算法训练效率，实现实际生产长期准确预测。
2、本专利技术的算法框架如图1所示，技术方案如下：
3、一种基于时间编码融合tcn-gru混合网络的卷烟制造过程质量指标预测方法，包括如下步骤：在卷烟生产过程中通过mes系统对生产线
4、具体步骤如下：
5、步骤1：通过mes系统和温湿度传感器获取生产线关键工艺参数数据x＝x1，x2，...，xn和质量评价指标数据y＝y1，y2，...，ym；
6、步骤2：根据企业数据预处理规则，清洗生产过程中料头、料尾以及停机断料时产生的数据，形成清洗后的关键工艺参数数据和质量评价指标数据；
7、步骤3：同时，把当前时刻数据编码为五列时间数据，分别为：该时刻为一年中的第几天、该时刻为一月中的第几天、该时刻为一周中的第几天、该时刻为一天中的第几个小时、该时刻为一小时中的第几分钟；
8、步骤4：把步骤2卷烟生产清洗后的工艺数据、运行数据和步骤3的时间编码数据进行拼接，作为单一时刻的时序输入数据；
9、步骤5：将步骤4构建的单一时刻时序数据x＝x1，x2，…，xn按时间步长滑动窗口的方式构造为时序矩阵x＝(x1，x2，...，xn)t＝x1，x2，...，xt；
10、步骤6：将步骤5获得的制丝线关键工艺时序数据矩阵和质量评价指标数据矩阵按比例划分训练集和验证集；
11、步骤7：将步骤6划分的训练集矩阵数据作为输入数据，输入tcn神经网络，用于提取序列数据中的时间特征；将tcn神经网络层的输出数据输入到gru网络中，用于捕获序列数据中的时序依赖关系，并对两个质量指标进行预测；
12、步骤8：将步骤6划分的验证集数据输入到步骤7组成的tcn-gru模型中，得到对应的质量指标预测值，进一步得到tcn-gru模型预测的拟合度；
13、步骤9：引入迁移学习策略，当模型验证集两个质量指标的拟合度均大于等于96％时，将训练模型的网络结构和参数全部迁移至新模型，直接进行预测；当模型验证集中其中一个质量指标的拟合度小于96％并大于85％时，将训练模型的网络结构和参数全部迁移至新模型，在此基础上进行训练；当模型验证集两个质量指标的拟合度均小于85％时，保持训练模型的网络结构不变，重新训练网络参数。
14、本专利技术的有益效果：
15、本专利技术提出的基于时间编码的卷烟制造过程质量指标预测方法，将海量的卷烟生产工艺数据、运行数据按时序滑动窗口的方式构造连续特征矩阵作为输入；在模型构建方面，采用tcn网络用于提取序列数据中的时间特征，gru用于捕获序列数据中的时序依赖关系；同时，为提升实际生产中算法训练效率，引入迁移学习策略，实现实际生产长期准确预测。本专利技术通过时间编码的方式提高了预测精度，相比于未添加时间编码神经网络方法预测精度更高；计算效率符合工业现场的应用要求，且在保证训练精度的前提下大大缩短了模型的训练时间，可为后续的生产调控决策提供指导。
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1.一种基于时间编码融合TCN-GRU混合网络的卷烟制造过程质量指标预测方法，其特征在于，包括如下步骤：在卷烟生产过程中通过MES系统对生产线工艺数据进行采集，采用温湿度传感器测量物料指标值；将时间数据以编码方式进行输入以提高TCN-GRU混合神经网络拟合精度，引入迁移学习策略，在保证训练精度的前提下提升实际生产中算法训练效率，实现实际生产长期准确预测。
2.根据权利要求1所述的基于时间编码融合TCN-GRU混合网络的卷烟制造过程质量指标预测方法，其特征在于，具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于时间编码融合tcn-gru混合网络的卷烟制造过程质量指标预测方法，其特征在于，包括如下步骤：在卷烟生产过程中通过mes系统对生产线工艺数据进行采集，采用温湿度传感器测量物料指标值；将时间数据以编码方式进行输入以提高tcn-gru混合神...
【专利技术属性】
技术研发人员：易斌，唐军，张超，林文强，方俊俊，秦鹏，杨耀晶，奚玉棋，张立斌，谭国治，何邦华，刘丹楹，许晓黎，聂蓉，李雯琦，
申请(专利权)人：云南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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