本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)，更具體地說，本發(fā)明是一種空調(diào)濾清器監(jiān)管系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、空調(diào)濾清器的功能是過濾從外界進(jìn)入車廂內(nèi)部的空氣，提高空氣的潔凈度，防止雜質(zhì)、微小顆粒物、花粉、細(xì)菌、工業(yè)廢氣和灰塵等進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)，從而保護(hù)空調(diào)系統(tǒng)并為車內(nèi)乘用人員提供良好的空氣環(huán)境，空調(diào)濾清器會根據(jù)制造商或服務(wù)提供商說明的更換周期建議進(jìn)行周期性更換，但當(dāng)車輛經(jīng)常行駛在灰塵較多、空氣質(zhì)量較差的地區(qū)，空氣中的顆粒物、塵埃等污染物會迅速積聚在濾清器上，導(dǎo)致濾清器堵塞或過濾效果下降，從而提前失效，空氣中的濕度和水分也可能對濾清器造成影響。例如，水滴、霧、雪等水分質(zhì)點會附著在濾清器上，影響其儲塵能力和過濾效果。長時間處于潮濕環(huán)境中，濾清器還可能發(fā)生霉變或腐蝕，進(jìn)一步降低其效能，因而，要對空調(diào)濾清器進(jìn)行實時監(jiān)測以檢驗空調(diào)濾清器的過濾效能，但實時監(jiān)測數(shù)據(jù)隨實際工況產(chǎn)生波動，因而要對監(jiān)測數(shù)據(jù)和空調(diào)濾清器的工作狀況進(jìn)行綜合評估以驗證監(jiān)測有效性。

2、為解決上述缺陷，現(xiàn)提出一種技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種空調(diào)濾清器監(jiān)管系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種空調(diào)濾清器監(jiān)管方法，具體步驟包括通過傳感器檢測車外和車內(nèi)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)并對空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和預(yù)處理；

3、對車外和車內(nèi)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析并評估空調(diào)濾清器的過濾功效，根據(jù)風(fēng)量數(shù)據(jù)分析空調(diào)濾清器的功效變化，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行時效性評估以驗證數(shù)據(jù)有效性；

4、通過結(jié)合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和長短期記憶網(wǎng)絡(luò)對空調(diào)濾清器進(jìn)行建模，結(jié)合數(shù)據(jù)有效性對空調(diào)濾清器的實際功效進(jìn)行分析；

5、根據(jù)空調(diào)濾清器的實際功效和車輛的實際工況制定監(jiān)管策略。

6、優(yōu)選的，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的方法為：

7、去除無效數(shù)據(jù)，刪除或填充含有缺失值的數(shù)據(jù)行，對缺失值進(jìn)行填充的方法包括使用平均值、中位數(shù)、眾數(shù)，通過聚類分析方法識別并處理偏離范圍的數(shù)據(jù)點；

8、將數(shù)據(jù)集成到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)集并進(jìn)行數(shù)據(jù)去重和匹配，并對數(shù)據(jù)維度進(jìn)行規(guī)范化處理。

9、優(yōu)選的，對數(shù)據(jù)維度進(jìn)行規(guī)范化處理的方法為：

10、將高維數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記分類，并對高維數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；

11、對高維數(shù)據(jù)中的每個類別c，計算其均值向量μc，根據(jù)所有類別散布矩陣之和計算類內(nèi)散布矩陣sw，計算表達(dá)式為式中，c為高維數(shù)據(jù)中的類別總數(shù)，xi為屬于類別c的第i個樣本向量，維度為n，μc為類別c的均值向量維度為n，t為轉(zhuǎn)置運算符；

12、計算所有高維數(shù)據(jù)的均值向量μ，計算表達(dá)式為式中，n為數(shù)據(jù)樣本總數(shù)，xj為第j個樣本向量，根據(jù)不同類別均值之間的散布程度計算類間散布矩陣sb，計算表達(dá)式為式中，nc為類別c中的樣本數(shù)，t為轉(zhuǎn)置運算符；

13、通過最大化類間散布矩陣與類內(nèi)散布矩陣的比率來獲取最優(yōu)投影方向，計算方法為其中，ω為投影向量，通過求解廣義特征值獲取，廣義特征值的求解方法為式中，λ為廣義特征值；

14、將高維數(shù)據(jù)投影至低維空間，投影方法為式中，xi為高維數(shù)據(jù)，yi為投影后的低維數(shù)據(jù)。

15、優(yōu)選的，對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的方法為式中，x0為標(biāo)準(zhǔn)化前的數(shù)據(jù)，x1為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，me為數(shù)據(jù)的均值，sd為數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

16、優(yōu)選的，對車外和車內(nèi)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析評估的方法為式中，e為過濾效能指數(shù)，cout為車外的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，cin為車內(nèi)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，預(yù)設(shè)過濾臨界閾值et，當(dāng)計算所得的過濾效能指數(shù)e小于等于過濾臨界閾值et時，標(biāo)記空調(diào)濾清器失效并提示更換空調(diào)濾清器，當(dāng)計算所得的過濾效能指數(shù)e大于過濾臨界閾值et時，標(biāo)記空調(diào)濾清器有效并提示空調(diào)濾清器工作正常。

17、優(yōu)選的，根據(jù)風(fēng)量數(shù)據(jù)分析空調(diào)濾清器的功效變化的方法為：

18、在空調(diào)的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口分別安裝壓力傳感器，實時監(jiān)測空調(diào)濾清器兩端的壓力差，作為壓力損失的指標(biāo)，壓力損失值的計算表達(dá)式為δp＝pin-pout，式中，δp為壓力損失值，pin為空調(diào)濾清器的入口壓力，pout為空調(diào)濾清器的出口壓力。

19、優(yōu)選的，對數(shù)據(jù)時效性進(jìn)行驗證的方法為：

20、獲取t時間內(nèi)不同時刻的傳感器接收的傳輸信號的時長，并將傳感器接收的傳輸信號的時長標(biāo)定為se，e表示傳感器接收的傳輸信號的時長的編號，且e＝{12,3…e}，e為傳感器接收的傳輸信號的時長的編號的總數(shù)，且e為正整數(shù)；

21、計算t時間內(nèi)不同時刻的傳感器接收的傳輸信號的時長se的標(biāo)準(zhǔn)差為信號連續(xù)性系數(shù)scn，計算公式為：

22、

23、其中，為在t時間內(nèi)不同時刻的傳感器接收的傳輸信號的時長se的平均值，計算表達(dá)式為

24、將t時間內(nèi)不同時刻的傳感器接收的傳輸信號的時長小于預(yù)設(shè)的有效傳輸信號最低閾值et的傳輸信號進(jìn)行重新標(biāo)記，標(biāo)記為sa，a表示傳感器接收的傳輸信號的時長小于預(yù)設(shè)的有效傳輸信號最低閾值et的傳輸信號的編號，且a＝{12,3…a}，a為正整數(shù)；

25、計算中斷傳輸系數(shù)in，計算的公式為

26、當(dāng)計算所得的in小于等于預(yù)設(shè)中斷閾值it時，則標(biāo)記傳感器信號傳輸有效，否則標(biāo)記傳感器信號傳輸無效。

27、優(yōu)選的，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，將連續(xù)時間段內(nèi)的風(fēng)量、壓力損失和傳感器時效數(shù)據(jù)劃分成滑動窗口，每個窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)作為一個輸入樣本；

28、通過風(fēng)量及風(fēng)速變化率捕捉風(fēng)量的動態(tài)特征，通過壓力損失的變化速率捕捉空調(diào)濾清器堵塞壓力變化的動態(tài)特性，通過傳感器時效數(shù)據(jù)捕捉傳感器老化或故障對數(shù)據(jù)質(zhì)量影響的動態(tài)特性，組建時間序列數(shù)據(jù)；

29、對時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動窗口處理，輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，使用1d卷積層處理時間序列數(shù)據(jù)，使用長短期記憶網(wǎng)絡(luò)層處理時間序列的風(fēng)量和壓力損失的滯后程度，并輸出預(yù)測壽命值。

30、優(yōu)選的，根據(jù)空調(diào)濾清器的實際功效和車輛的實際工況制定監(jiān)管策略，當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出的預(yù)測壽命值低于預(yù)設(shè)的壽命臨界值時，標(biāo)記空調(diào)濾清器的功效損失不可逆，并提示更換空調(diào)濾清器；

31、當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出的預(yù)測壽命值大于等于預(yù)設(shè)的壽命臨界值時，標(biāo)記空調(diào)濾清器的功效損失有限，并提示空調(diào)濾清器可用。

32、一種空調(diào)濾清器監(jiān)管系統(tǒng)，包括質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊、功效分析模塊、模型復(fù)合模塊、策略制定模塊；

33、質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊用于通過傳感器檢測車外和車內(nèi)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)并對空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和預(yù)處理；

34、功效分析模塊用于對車外和車內(nèi)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析并評估空調(diào)濾清器的過濾功效，根據(jù)風(fēng)量數(shù)據(jù)分析空調(diào)濾清器的功效變化，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行時效性評估以驗證數(shù)據(jù)有效性；

35、模型復(fù)合模塊用于通過結(jié)合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和長短期記憶網(wǎng)絡(luò)對空調(diào)濾清器進(jìn)行建模，結(jié)合數(shù)據(jù)有效性對空調(diào)濾清器的實際功效進(jìn)行分析；

36、策略制定模塊用于根據(jù)空調(diào)濾清器的實際功效和車輛的實際工況制定監(jiān)管策略。

37、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點：

38、本技術(shù)通過結(jié)合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢特征，對空調(diào)濾清器的可用壽命進(jìn)行預(yù)測，通過對傳感器數(shù)據(jù)的時效性進(jìn)行分析，驗證實時數(shù)據(jù)的有效性，通過1d卷積層提取優(yōu)勢的局部特征，再運用長短期記憶網(wǎng)絡(luò)層對局部特征進(jìn)行放大捕捉，能夠有效提高對空調(diào)濾清器預(yù)測壽命的準(zhǔn)確性，避免在空調(diào)濾清器壽命存續(xù)時期進(jìn)行非必要的更換或維護(hù)，提高了空調(diào)濾清器的實際使用效能。