[发明专利]基于数据挖掘的计量器具性能评价和预警方法

权利要求书

1.基于数据挖掘的计量器具性能评价和预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1、对目标计量器具的原始数据进行批量提取，再对提取的数据进行分类并处理异常数据，得到具有统计意义的正常数据，对数据进行预处理，确定计量器具的评价参数；

Step2、建立目标计量器具的评价模型，选取目标计量器具评价参数的均值、稳定性、标准偏差作为评价指标参与评价；

Step3、对Step2中评价参数的三种评价进行归一化和加权处理，得到评价参数的综合评分；

Step4、对评分超出预设值的参数进行超限预警。

2.根据权利要求1所述的基于数据挖掘的计量器具性能评价和预警方法，其特征在于，所述的目标计量器具包括压力表、百分表和数字万用表。

3.根据权利要求2所述的基于数据挖掘的计量器具性能评价和预警方法，其特征在于，所述的Step1的具体步骤包括：

Step1.1、数据提取：

从原始数据中批量提取出计量器具的实测数据，包括百分表中的示值误差和回程误差，数字万用表中的标准值和测量值，以及压力表的零位误差、示值误差、回程误差和轻敲误差；

Step1.2、数据清理:

首先，对三种计量器具基于量程进行分类；其中压力表按照准确度等级进行分类，百分表按照测量范围进行分类，数字万用表按照显示位数进行分类，在分类同时，将其中重复、缺失以及记录有误的异常数据剔除，得到有统计意义的正常数据；

然后，对正常数据进行计算；将数字万用表的测量值减去标准值的差再除以标准值的结果命名为相对示值误差，压力表的零位误差、示值误差、回程误差和轻敲误差分别除以各自的满量程的结果命名为零位误差的相对值、示值误差的相对值、回程误差的相对值和轻敲误差的相对值；

最后，确定评价参数；将数字万用表的相对示值误差；百分表的示值误差和回程误差；以及压力表的零位误差的相对值、示值误差的相对值、回程误差的相对值和轻敲误差的相对值作为每种计量器具的评价参数。

4.根据权利要求3所述的基于数据挖掘的计量器具性能评价和预警方法，其特征在于，所述的Step2中评价模型建立的具体步骤包括：

Step2.1、均值计算

Step2.1.1、计算均值

均值是指在一组数据中所有数据之和除以这组数据的总个数，它是反映数据集中趋势的一项指标；

假设百分表A有n年的示值误差或回程误差的测量数据x₁,x₂,......,x_n，将n年内百分表A的示值误差或回程误差的平均值记为均值，则百分表A的均值表示为：

上式中，n代表年数，即检定周期的数目，x_i(i＝1,2,3,n)代表第i年的示值误差或回程误差的绝对值，百分表A的均值越小，则百分表的性能越好；

假设有m个百分表，分别计算每一个百分表的示值误差或回程误差的均值，这些均值构成均值数据集合P＝{p₁,p₂......p_m}，其中，p_i为每一个百分表示值误差或回程误差的均值；

Step2.1.2、均值等级评定

按照聚类分析法或比例划分法将分类中均值数据集合P＝{p₁,p₂......p_m}，即所有百分表的示值误差或回程误差的均值分成A、B、C三个评价等级；

Step2.1.3、均值计分规则

通过Step2.1.2中的均值评级方案，每一个百分表的示值误差或回程误差的均值对应一个评价等级A，B或C；

假设厂家T有r个百分表，其中示值误差或回程误差的均值评级为A等级的有K₁个，评级为B等级的有K₂个，评级为C等级的有K₃个，且K₁+K₂+K₃＝r，则：t＝K₁/r，f＝K₃/r，利用记分函数s＝t-f+u(1-t-f)，可以计算出厂家T示值误差或回程误差的均值的评分Tp；

Step2.2、稳定性计算

Step2.2.1、计算稳定性

稳定性表示参数的变化情况，假设百分表A有n年的示值误差或回程误差的测量数据x₁,x₂,......,x_n，将n年内百分表A的示值误差或回程误差的平均差值记为稳定性，则百分表A的稳定性表示为：

上式中，n代表年数，即检定周期的数目，x_i(i＝1,2,3,n)代表第i年的示值误差或回程误差的测量值；

假设有m个百分表，分别计算每一个百分表的示值误差或回程误差的稳定性，这些稳定性构成稳定性据集合Q＝{q₁,q₂......q_m}，其中，q_i为每一个百分表示值误差或回程误差的稳定性；

Step2.2.2、稳定性等级评定

按照聚类分析法或比例划分法将分类中稳定性数据集合Q＝{q₁,q₂......q_m}，即所有百分表示值误差或回程误差的稳定性集合分成A、B、C三个评价等级；

Step2.2.3、稳定性计分规则

通过Step2.2.2中的稳定性评级方案，将每一个百分表的示值误差或回程误差的稳定性对应一个评价等级A，B或C；

若在分类中，厂家T有r个百分表，其中示值误差或回程误差的稳定性评级为A等级的有K₁个，评级为B等级的有K₂个，评级为C等级的有K₃个，且K₁+K₂+K₃＝r，则：t＝K₁/r，f＝K₃/r，利用记分函数s＝t-f+u(1-t-f)，可以计算出厂家T示值误差或回程误差的稳定性的评分Tq；

Step2.3、标准偏差计算

标准差是方差的算术平方根，它能反映一个数据集的离散程度；

假设厂家T中所有百分表的示值误差或回程误差在全周期内有u组测量数据，分别为：x₁,x₂,......,x_u，则厂家T示值误差或回程误差的标准偏差可以表示为：

假设有s个厂家，则每个厂家示值误差或回程误差的标准偏差分别为：w₁,w₂,......,w_s，构成标准偏差集合W＝{w₁,w₂,......,w_s}；

数字万用表中的标准值和测量值，以及压力表的零位误差、示值误差、回程误差和轻敲误差也使用Step2.1至Step2.3步骤进行均值计算、稳定性计算和标准偏差计算。