耙吸挖泥船數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的丟失和延遲問(wèn)題的處理方法

王蔚 關(guān)放

摘 要耙吸挖泥船的自動(dòng)化程度與日俱增，需要分析處理的采集數(shù)據(jù)也較為繁多，如果數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)丟失和延遲的問(wèn)題，會(huì)對(duì)后續(xù)的分析和預(yù)測(cè)建模產(chǎn)生較大的影響。本文針對(duì)這一問(wèn)題，討論各種可行的解決方法。

關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)丟失;數(shù)據(jù)延遲;延遲校準(zhǔn)

0 引言

耙吸挖泥船在施工作業(yè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，在集中傳輸這些數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)由于部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失或者傳輸延遲，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可用的問(wèn)題，造成數(shù)據(jù)分析困難，預(yù)測(cè)建模不準(zhǔn)確。對(duì)于數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題，本文將闡述利用“去除”和“補(bǔ)充”兩大方法的優(yōu)劣及應(yīng)用場(chǎng)景;而對(duì)于數(shù)據(jù)延遲，本文將著重分析如何對(duì)數(shù)據(jù)延遲進(jìn)行校準(zhǔn)并同步。

1 數(shù)據(jù)丟失的處理方法

1.1 去除法

去除法是最原始的方法，也是較為有效的方法之一。此方法是將丟失的數(shù)據(jù)整個(gè)去除，該方法操作簡(jiǎn)便，處理便捷，效果明顯。耙吸挖泥船在施工作業(yè)時(shí)，采集并記錄的數(shù)據(jù)非常龐大，小到吃水傳感器的數(shù)據(jù)，大到主機(jī)、推進(jìn)器的數(shù)據(jù)，實(shí)際在某時(shí)刻丟失的數(shù)據(jù)占整個(gè)數(shù)據(jù)的量非常之小，采用去除法對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的整體性影響較小，對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)建模幾乎不會(huì)產(chǎn)生很大的干擾。但是，這種方法也存在其局限性，如果在耙吸挖泥船施工作業(yè)中，某一傳感器由于損壞或者傳輸線路不暢，導(dǎo)致丟失數(shù)據(jù)過(guò)多，在整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)占比較大時(shí)，采用去除法就會(huì)存在很大的缺陷，這會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的整體性遭到破壞，分析的價(jià)值大大降低，并導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析的結(jié)果不能反映真實(shí)的情況，數(shù)據(jù)對(duì)后續(xù)的預(yù)測(cè)建模沒(méi)有了參考價(jià)值。

1.2 補(bǔ)充法

補(bǔ)充法是利用給定的值去補(bǔ)充丟失的數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)庫(kù)逐步完善，達(dá)到可以分析利用的程度。通常情況下，該方法通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)知識(shí)，根據(jù)前后數(shù)據(jù)或者歷史數(shù)據(jù)，為當(dāng)前的丟失的數(shù)據(jù)補(bǔ)充一個(gè)合理的數(shù)值。具體分為以下幾種方法：

1.2.1 手動(dòng)輸入法

耙吸挖泥船在施工作業(yè)時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的操作人員，在分析多個(gè)疏浚作業(yè)過(guò)程的數(shù)據(jù)后，對(duì)丟失的個(gè)別數(shù)據(jù)，可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷出比較準(zhǔn)確的數(shù)值。這樣由人工輸入的數(shù)據(jù)一般比較合理，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)曲線也比較平滑。然而，正常情況下，該方法會(huì)占用大量的處理時(shí)間，當(dāng)數(shù)據(jù)丟失較多，或者人工經(jīng)驗(yàn)相對(duì)欠缺時(shí)，該方法就不是那么適用了。

1.2.2 均值估計(jì)法

耙吸挖泥船在施工作業(yè)時(shí)的傳輸數(shù)據(jù)大多數(shù)都屬于數(shù)值型的數(shù)據(jù)，非數(shù)值型的數(shù)據(jù)均值估計(jì)法是不能適用的。均值估計(jì)法一般有兩種方法，一種是將采集到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，這種方法比較簡(jiǎn)單直接，處理方便且速度快。第二種方法是條件平均，參與平均計(jì)算的數(shù)據(jù)不是從整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)選取，而是按照相似數(shù)據(jù)進(jìn)行平均操作，這種方法在實(shí)際操作中也是簡(jiǎn)單而且行之有效的。這兩種方法本質(zhì)上是一樣的，都是通過(guò)對(duì)數(shù)值取平均值，從而推斷實(shí)際的數(shù)值，盡管兩者所采集的數(shù)據(jù)有所不同。

1.2.3 回歸分析法

采集過(guò)往耙吸挖泥船施工作業(yè)時(shí)的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)，建立回歸模型，當(dāng)某個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)缺失時(shí)，將其他數(shù)據(jù)放入回歸模型，從而計(jì)算出該丟失數(shù)據(jù)的值。采用這種方法，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性很大程度上依賴所選取得回歸模型的準(zhǔn)確性，所預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生不必要的誤差，而且這種誤差往往很難避免。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)模型法

基于統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，可以將丟失的數(shù)據(jù)看作是具有隨機(jī)性的數(shù)據(jù)，通過(guò)采集到的大量數(shù)據(jù)，可以確定出數(shù)據(jù)參數(shù)分布的統(tǒng)計(jì)模型，并且假設(shè)模型的準(zhǔn)確性，通過(guò)該統(tǒng)計(jì)模型去確認(rèn)丟失數(shù)據(jù)的數(shù)值。采用該方法需要最大化所采集數(shù)據(jù)的量，只有在大樣本的條件下才能保證推斷出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。但這種方法很容易使得估計(jì)得數(shù)值能夠達(dá)到局部最優(yōu)，但沒(méi)有達(dá)到全局最優(yōu)，且收斂速度比較慢，計(jì)算會(huì)相對(duì)比較復(fù)雜。

2 數(shù)據(jù)延遲的校準(zhǔn)方法

由于耙吸挖泥船的密度計(jì)安裝在泥泵的出口位置，與耙頭處吸入泥漿的實(shí)時(shí)密度必然產(chǎn)生一定延遲，而控制耙頭處的實(shí)時(shí)泥漿密度對(duì)于提高施工作業(yè)效率更有參考意義。下文針對(duì)耙吸挖泥船吸入泥漿密度延遲的問(wèn)題，展開(kāi)討論，并作完整分析。

2.1 測(cè)量延遲

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了耙吸挖泥船在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)丟失時(shí)的解決方法，并給出了數(shù)據(jù)延遲的校準(zhǔn)推導(dǎo)。經(jīng)過(guò)上述方法處理后的數(shù)據(jù)可以較好地應(yīng)用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析及建立預(yù)測(cè)模型。如今越來(lái)越倡導(dǎo)耙吸船的智能化，而智能化離不開(kāi)大量的數(shù)據(jù)支撐，只有做好前期的數(shù)據(jù)積累，未來(lái)耙吸挖泥船的智能化步伐才能越走越快。

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