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专利号: 2019110782046
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水泥混凝土构件喷淋养生系统控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、获取水泥混凝土构件的喷淋养生数据,形成数据集S,所述喷淋养生数据包括水泥混凝土构件表面的温度和湿度,构件所处环境的温度、湿度以及风速;

步骤2、基于步骤1所述的数据集S,构建弱分类器,对数据集S进行分类;采用10折交叉验证法对多个弱分类器进行集成优化训练和评估,得到强分类器H(x):式中,H(x)为输出的强分类器,T为迭代次数,αt为ht(xi=yi)的权重系数,ht(xi=yi)为在第t次迭代时,弱分类器将输入数据xi分类正确,xi为数据样本,yi为类别属性,argmax为最大值自变量点集函数;

步骤3、由步骤2得到的强分类器根据步骤1中的传感器实时参数动态判断喷淋开关的开启和关闭状态,并执行基于定时控制方法的纠错机制;

所述步骤1包括以下步骤:

步骤1.1、将构件养生表面状态定义为:强流、微流、湿润和潮湿四种状态;其中强流表示在水泥混凝土构件养生表面有巨大水流流过;微流表示水泥混凝土构件养生表面有微弱水流流过;湿润表示水泥混凝土构件养生表面无水流但完全湿润;潮湿表示构件养生出现泛白现象;

步骤1.2、设定当构件表面处于微流状态时,喷淋开关处于关闭状态,停止喷淋;当构件表面处于潮湿状态时,喷淋处于开启状态,开启喷淋;当构件表面处于湿润状态时,喷淋开关延续上一喷淋动作;

步骤1.3、在构件表面安装第一温湿度一体传感器,实时采集构件表面的温度和湿度;

在梁场构件所处环境中通风良好的位置安装第二温湿度一体传感器和风速传感器实时采集水泥混凝土构件所处环境的温湿度和风速;人工控制喷淋开关,使水泥混凝土构件养生依次处于微流、湿润和潮湿三种状态,在水泥混凝土构件养生表面出现上述三种状态时截取第一温湿度一体传感器、第二温湿度一体传感器和风速传感器数据以及上述数据出现的时间点和喷淋开关状态;多次循环重复上次操作,共获取多条数据样本,将所有数据样本发送到计算机上进行保存,所有数据样本形成用于建模的数据集S;

步骤1.4、记录步骤1.3中的数据样本中每个循环过程中喷淋状态处于开启和关闭的时刻,计算出开启和关闭的间隔时间;将每个循环过程的开启和关闭间隔时间按长短进行排序,取0.95的分位数为t1。

2.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土构件喷淋养生系统控制方法,其特征在于,所述步骤2包括以下步骤:

步骤2.1、输入数据集S,初始化样本权重,迭代次数为t=1、2、3、……、T,选择C4.5决策树算法构建T个弱分类器ht,对数据集S进行分类;

步骤2.2、采用AdaBoost.M1算法动态调整数据样本的权重,并根据弱分类器ht的分类准确度确定弱分类器的权重;

步骤2.3、通过10折交叉验证法确定迭代次数T,即弱分类器ht的数量,将T个弱分类器ht按照加权平均和argmax函数集成为强分类器;

步骤2.4、采用10折交叉验证法评估强分类器H(x),评估指标包括:准确率Accuracy、精确率Precision、召回率Recall、F值F‑measure、ROC曲线下的面积AUC;评估指标的计算公式为:

其中,TP表示真正例的数量,FP表示假正例的数量,TN表示真负例的数量,FN表示假负例的数量。

3.根据权利要求2所述的一种水泥混凝土构件喷淋养生系统控制方法,其特征在于,所述步骤2.1包括以下步骤:

步骤2.1.1、输入训练样本集S,S={(x1,y1),(x2,y2),……,(xi,yi),……,(xn,yn)},yi∈Y={1,2,3}其中xi为数据样本,yi为类别标签,yi∈{1,2,3}分别代表喷淋开关的状态为“开启、默认、关闭”,“默认”为喷淋开关不发生动作,n表示数据样本数;

步骤2.1.2、初始化样本权重Dt(xi), 在当前样本权重下选择C4.5决策树算法训练得到弱分类器ht=H(x,y,Dt),选择悲观剪枝技术对得到的弱分类器ht=H(x,y,Dt)进行剪枝,剪枝过程如下:

设St是ht的一颗子树,包含L个叶节点,在数据集S中,∑K个样本由St进行分类,有∑J个样本被错误分类,计算标准误差se:假设St被某个叶节点代替,在数据集S中被该叶节点错误分类的样本数为E,如果满足E+1/2≤(∑J+L(ST)/2)+se则St被该叶节点代替,完成子树St的剪枝;所有非叶节点的子树只检查一次,以确定是否应该修剪该非叶节点的子树。

4.根据权利要求2所述的一种水泥混凝土构件喷淋养生系统控制方法,其特征在于,所述步骤2.2包括以下步骤:

步骤2.2.1、计算第t个弱分类器的分类误差:其中,ht(xi≠yi)表示弱分类器将数据样本(xi,yi)错误分类,如果ht(xi≠yi)为真,则反之 当εt=0或εt>0.5时,令T=t‑1,算法停止,重新训练弱分类器ht;

步骤2.2.2、计算弱分类器ht在强分类器中的权重系数αt,步骤2.2.3、更新数据样本权重

其中Zt为归一化因子。

5.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土构件喷淋养生系统控制方法,其特征在于,所述步骤3包括以下步骤:

步骤3.1、在水泥混凝土构件喷淋养生系统中安装计时器,根据步骤1得到的数据集S中的喷淋开关在开启动作和关闭动作的间隔时间t1,设定计时器时间t2;

步骤3.2、由步骤2得到的强分类器根据步骤1.3中的传感器实时参数动态判断喷淋开关是否开启和关闭,并计算喷淋开关持续处于开启状态或关闭状态的时间t3;

步骤3.3当t3≥t2时,说明步骤2中的强分类器失效,如果此时喷淋开关处于开启状态,系统强制关闭喷淋并复位计时器;如果此时喷淋开关处于关闭状态,系统强制开启喷淋并复位计时器;当t3<t2时,系统按照步骤2中的强分类器判断结果执行。

6.一种水泥混凝土构件喷淋养生系统的控制系统,其特征在于,包括控制器、第一电磁阀(10)、交流接触器(3)、第一温湿度一体传感器(12)、第二温湿度一体传感器(13)、风速传感器(14)和计时器(9);

所述第一温湿度一体传感器(12)安装在水泥混凝土构件表面,用于采集水泥混凝土构件表面的温度和湿度并将采集到的水泥混凝土构件表面的温度和湿度传递至控制器;所述第二温湿度一体传感器(13)和风速传感器(14)安装在水泥混凝构件所处环境中,用于采集水泥混凝构件所处环境中的温度、湿度和风速,并将采集到的环境中的温度、湿度和风速传递至控制器;

所述计时器(9)用于记录第一电磁阀(10)通电或断电状态持续的时间;第一电磁阀(10)用于控制连接在支管路上的梁板喷淋水管(11)的开闭;

所述控制器根据每个水泥混凝土构件的实时梁板温湿度、环境温湿度及风速判定第一电磁阀(10)是否通电,当第一电磁阀(10)通电时梁板喷淋水管开启喷淋,交流接触器(3)通电,主管路水泵(8)从蓄水池抽水向主管路(4)供水,同时计时器(9)开始计算第一电磁阀(10)的通电时间;当第一电磁阀(10)断电时梁板喷淋水管关闭喷淋,同时计时器(9)开始计算第一电磁阀(10)的断电时间;当任何一个第一电磁阀(10)通电时,交流接触器(3)通电;

当所有的第一电磁阀(10)断电时,交流接触器(3)断电;控制器根据权利要求1所述控制方法及计时器(9)记录的第一电磁阀(10)的通断电时间判断喷淋动作是否出错,当计时器(9)计算第一电磁阀(10)的通电时间大于控制系统判定值时,控制系统强制第一电磁阀(10)断电,当计时器计算第一电磁阀(10)的通电时间小于系统判定值时,第一电磁阀(10)的开闭由控制器判定。

7.根据权利要求6所述的一种水泥混凝土构件喷淋养生系统的控制系统,其特征在于,水泥混凝土构件喷淋养生系统包括进水管(1)和蓄水池(6),所述进水管(1)和蓄水池(6)之间的管路上安装有第二电磁阀(2),所述第二电磁阀(2)通电时进水管向蓄水池(6)注水,断电时进水管(1)停止向蓄水池(6)注水;在蓄水池(6)内安装有浮筒控制器(7),所述浮筒控制器(7)用于实时监测蓄水池(6)内的水面高度;

所述控制器根据浮筒控制器(7)实时监测的蓄水池水面高度向第二电磁阀(2)发送开关命令,当蓄水池水面高度低于设定值时,第二电磁阀(2)通电,进水管(1)向蓄水池(6)注水;当蓄水池(6)水面高度高于设定值时,第二电磁阀(2)断电,进水管(1)停止向蓄水池(6)注水。