[发明专利]一种基于霍尔传感器监测设备的运行状态的方法及装置

权利要求书

1.一种基于霍尔效应监测设备运行状态的方法，所述方法用于根据设备通电运行时产生的磁感应强度的变化是否达到预设的数值范围来识别设备的状态，所述设备包括安装模式和工作模式，其特征在于:所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将设备调为安装模式，对设备在安装模式下各工作状态的磁感应强度进行样本采集，计算出所述样本对应的基准聚类中心，所述基准聚类中心作为工作状态的状态基线；其中基准聚类中心获取的子步骤如下：

将开关拨动到“报障”档同时按下复位开关，此时设备处于安装模式：

1a.对设备关机、开机、运行、休眠执行一个周期，连续采集设备关机、开机、运行、休眠数据为样本点集Ω；

2a.对样本Ω数据进行傅立叶变换形成F(ω)→S空间样本集合,

其中，ω代表频率，t代表时间，e^-iwt为复变函数；

S空间：{f1,f2,f3,f4,}中的频率分量为关机、开机、运行、休眠的频率值，其作为后续去噪声的基准；

3a.对样本集合Ω进行相似性度量：

Ω＝{x₁,x₂,...,x_m}，x为电磁感应强度样本值；

3a-1:对聚类中心c_k，随机选择k＝4个样本作为初始聚类中心，c＝{c₁,c₂,c₃,c₄},c∈Ω；

3a-2:对于每个样本x_m分别计算它与c_k的距离

将它归类到离它最近的聚类中心,d(x,y)→R_j,j＝k＝4，R_j＝{r₁,r₂,r₃,...,r_m}；

3a-3:对于每个类别R_j,计算该类别所有样本的均值作为新的聚类中心，

新的样本中心为m为R中类别的数量；

3a-4:重复3a-2和3a-3，直至聚类中心稳定，并将所述聚类中心作为基准聚类中心；

步骤S2：将设备调为工作模式，实时采集设备的磁感应强度样本，计算出设备磁感应强度样本的实时簇类中心；其中实时簇类中心获取的子步骤如下：

将开关拨到“运行”档位时，此时设备处于工作模式：

1b.连续采集60s数据S₀＝{x₁,x₂,...,x_m}，进行傅立叶变换去除噪声，形成S₁＝{x_i},i＝1,2,...,n；

2b.对样本集合S₁进行相似性度量：

2b-1:计算聚类簇数k，k表明状态数量，

采用Gap Statistic方法，聚类k数取k＝1,2,...,K，

将数据分为k类C₁,C₂,...,C_k，在此，C_r表示观测点属于第r类，n_r＝|C_r|为属于C_r观测点个数；

2b-1-1:计算每个数据集群内总变异W_k：

d_ii'是样本i和i'之间距离

d_ii'＝∑(x_i-x_i')²，

r类中任两点之间的距离和

群内总变异W_k

2b-1-2:生成B个参考数据集，计算W_kb，b＝1,2,...,B,k＝1,2,...,K，计算Gap值

2b-1-3:令计算标准差定义

2b-1-4:计算满足下述条件的k值

Gap(k)≥Gap(k+1)-s_k+1；

2b-2:从S₁随机选取一个样本作为第一个聚类中心c₁；

2b-3:计算S₁每个样本与当前选择类聚中心最短距离，用D(x)表示，

2b-4:选择新聚类中心：

每个样本点被选为下一个聚类中心的概率

选出概率最大的值对应的点作为下一个中心c_i＝x∈S₁；

2b-5:重复5e-4直到选出k个聚类中心c，即c₁，c₂，...c_k；

2b-6:对于每个样本x_i分别计算它与c_k的距离

将它归类到离它最近的聚类中心,d(x,y)→R_j,j＝k，R_j＝{r₁,r₂,...,r_k}；

2b-7:对于每个类别R_j,计算该类别所有样本的均值作为新的聚类中心：

新的样本中心为m为R中类别的数量；

2b-8:重复5e-6和5e-7，直至聚类中心稳定，并将所述聚类中心作为实时聚类中心；

步骤S3：比较实时簇类中心与状态基线以判断设备所处的状态。