基于FP?Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于FP?Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法。包括以下步驟：S1.根據(jù)事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)FP?Tree算法創(chuàng)建故障碼和更換備件對(duì)應(yīng)關(guān)系的頻繁項(xiàng)集；S2.利用備件位置和故障所在的ECU位置之間的拓?fù)潢P(guān)系，進(jìn)行拓?fù)渌阉?，遴選頻繁項(xiàng)集；S3.構(gòu)建備件與維修工項(xiàng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得故障碼對(duì)應(yīng)備件和工項(xiàng)的完整解決方案。本發(fā)明通過(guò)頻繁項(xiàng)集算法FP?Tree和序列模式挖掘?qū)ふ覍?duì)應(yīng)關(guān)系。采用兩算法融合使用，提供了能基于大數(shù)據(jù)，獲知準(zhǔn)確度高的故障碼和更換備件的對(duì)應(yīng)關(guān)系，適用于除了單一故障還有多故障并行解決的可能性，遠(yuǎn)程估算車(chē)輛的故障碼判斷需要維修的備件和工項(xiàng)，提供完整解決方案，為車(chē)輛的維修提供參考和借鑒。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及故障診斷領(lǐng)域，尤其涉及通過(guò)FP-Tree序列模式挖掘關(guān)聯(lián)算法，探索故 障碼與備件及工項(xiàng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，更具體說(shuō)是基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià) 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，汽車(chē)維修工人通過(guò)讀取車(chē)輛診斷儀生成的診斷報(bào)告中故障碼來(lái)掌握 故障情況，通過(guò)服務(wù)手冊(cè)或結(jié)合維修經(jīng)驗(yàn)確認(rèn)導(dǎo)致該故障情況的故障發(fā)生部位，提供維修 方案，即故障碼和更換備件的粗略關(guān)系，再經(jīng)服務(wù)顧問(wèn)給出工項(xiàng)開(kāi)單。因此，目前的車(chē)輛故 障診斷方法冗雜耗時(shí)，汽車(chē)維修工人對(duì)于設(shè)備故障基本憑借經(jīng)驗(yàn)判斷，并且給出備件號(hào)、備 件名稱(chēng)及備件價(jià)位，主觀性強(qiáng)，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。特別是對(duì)于多種車(chē)輛故障并行的情況，更增 大了處理難度，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診 斷與估價(jià)的方法。該方法通過(guò)將車(chē)輛診斷儀生成的診斷報(bào)告中ECU故障碼和對(duì)應(yīng)車(chē)輛的維 修記錄進(jìn)行關(guān)聯(lián)，利用挖掘關(guān)聯(lián)規(guī)則的頻繁項(xiàng)集算法FP-Tree，尋找故障碼和更換備件的粗 略關(guān)系。再進(jìn)一步通過(guò)故障碼和更換備件間建立拓?fù)潢P(guān)系，通過(guò)序列模式挖掘，獲知準(zhǔn)確度 高的故障碼和更換備件的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同理，探索備件與維修工項(xiàng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得故障 碼對(duì)應(yīng)備件和工項(xiàng)的完整解決方案。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下:基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法，包 括以下步驟：
[0005] SI.根據(jù)事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)FP-Tree算法創(chuàng)建故障碼和更換備件對(duì)應(yīng)關(guān)系的頻繁項(xiàng) 集；
[0006] S2.利用備件位置和故障所在的ECU位置之間的拓?fù)潢P(guān)系，進(jìn)行拓?fù)渌阉?，遴選頻 繁項(xiàng)集；
[0007] S3.構(gòu)建備件與維修工項(xiàng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得故障碼對(duì)應(yīng)備件和工項(xiàng)的完整解決方 案。
[0008] 進(jìn)一步的，所述步驟Sl包括:SI. 1輸入事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和最小支持度閾值mino，掃描事 務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，刪除頻數(shù)小于最小支持度的項(xiàng)目，得到全部頻繁項(xiàng)集F1，對(duì)Fl中的頻繁項(xiàng)按其支 持度降序排列得到L;
[0009] Sl. 2創(chuàng)建FP-Tree的根節(jié)點(diǎn)，以"null"標(biāo)記，再次掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，把事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù) 中的每一條記錄按照L中的順序排列，生成FP-Tree;
[0010] Sl .3從FP-Tree中找到所有的頻繁模式。
[0011] 進(jìn)一步的，所述步驟S2包括:S2.1根據(jù)備件碼的構(gòu)造規(guī)則將備件進(jìn)行分類(lèi)；
[0012] S2.2對(duì)備件和故障所在的ECU位置構(gòu)建拓?fù)潢P(guān)系，并將所述拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行標(biāo)識(shí)，得 到備件和ECU位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0013] 所述的備件分別按照附件、娛樂(lè)信息，發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油、排氣、空調(diào)，變速箱，前軸、轉(zhuǎn) 向裝置，后軸，車(chē)輪、制動(dòng)器，踏板機(jī)構(gòu)，車(chē)身，電子設(shè)備進(jìn)行〇~9分類(lèi)。
[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟S3包括:S3.1掃描備件與維修工項(xiàng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，獲得備件與維修 工項(xiàng)的頻繁項(xiàng)集F2;對(duì)F2中的頻繁項(xiàng)按其支持度降序排列得到L'；
[0015] S3.2創(chuàng)建FP-Tree的根節(jié)點(diǎn)，以"nul Γ標(biāo)記，再次數(shù)據(jù)庫(kù)，把數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一條記 錄按照L'中的順序排列，生成FP-Tree;
[0016] S3.3從FP-Tree中找到所有的頻繁模式，構(gòu)建備件與維修工項(xiàng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0017]所述的FP-Tree的構(gòu)造算法如下：按照SI. 1或S3.1排序后的頻繁項(xiàng)表為[p I P]，其 中P是第一個(gè)頻繁項(xiàng)，而P是剩余的頻繁項(xiàng)的列表。
[0018]更具體地，調(diào)用；[11861'1：_1^66(|^|?]，1')，；[11861'1：_1：代6(|^|?]，1')過(guò)程執(zhí)行情況如 下：如果T有子節(jié)點(diǎn)N使N. item_name = P · item_name，則N的計(jì)數(shù)增加 1;如果T沒(méi)有子節(jié)點(diǎn)，倉(cāng)Ij 建一個(gè)新節(jié)點(diǎn)N，將其計(jì)數(shù)設(shè)置為1，鏈接到它的父節(jié)點(diǎn)T，并且通過(guò)node_link將其鏈接到具 有相同名稱(chēng)item_name的節(jié)點(diǎn)；如果P非空，遞歸調(diào)用insert_tree(P，N)。
[0019]對(duì)于FP-Tree是單枝的情況，直接輸出整條路徑上所有節(jié)點(diǎn)的組合+postModel。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)頻繁項(xiàng)集算法FP-Tree和序列 模式挖掘?qū)ふ覍?duì)應(yīng)關(guān)系。采用兩算法融合使用，提供了能基于大數(shù)據(jù)，獲知準(zhǔn)確度高的故障 碼和更換備件的對(duì)應(yīng)關(guān)系，適用于除了單一故障還有多故障并行解決的可能性，遠(yuǎn)程估算 車(chē)輛的故障碼判斷需要維修的備件和工項(xiàng)，提供完整解決方案，為車(chē)輛的維修提供參考和 借鑒。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1插入第一條故障碼和備件對(duì)應(yīng)關(guān)系的FP-Tree結(jié)構(gòu)示意圖； [0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1插入第二條故障碼和備件對(duì)應(yīng)關(guān)系的FP-Tree結(jié)構(gòu)示意圖； [0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1插入第三條故障碼和備件對(duì)應(yīng)關(guān)系的FP-Tree結(jié)構(gòu)示意圖； [0024]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1生成的故障碼和備件對(duì)應(yīng)關(guān)系的FP-Tree結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5為本發(fā)明備件位置和車(chē)輛故障所在的ECU位置之間的拓?fù)潢P(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明只 是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027] 一、FP-Tree 算法
[0028] 利用FP-Tree，緊縮的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)查找頻繁項(xiàng)集，挖掘關(guān)聯(lián)規(guī)則，根據(jù)置信度、 支持度等提取出故障和備件的可能項(xiàng)集。
[0029] 輸入:事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)D(故障碼和更換備件的連接關(guān)系)和最小支持度閾值min〇;
[0030] 輸出：事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)D所對(duì)應(yīng)的FP-tree。
[0031 ] FP-tree是按以下步驟構(gòu)造的：
[0032] 1、掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)D，獲得事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)D中所包含的全部頻繁項(xiàng)集Fl，及它們各自 的支持度。對(duì)Fl中的頻繁項(xiàng)按其支持度降序排序得到L。
[0033] 2、創(chuàng)建FP-tree的根節(jié)點(diǎn)T，以"null"標(biāo)記，再次掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)D，對(duì)于事務(wù)數(shù)據(jù) 庫(kù)D中每個(gè)事務(wù)，將其中的頻繁項(xiàng)選出并按L中的次序排序。設(shè)排序后的頻繁項(xiàng)表為[p|P]， 其中P是第一個(gè)頻繁項(xiàng)，而P是剩余的頻繁項(xiàng)。調(diào)用insert_tree([p IP]，T)。insert_tree([p |P]，T)過(guò)程執(zhí)行情況如下：如果T有子節(jié)點(diǎn)N使Ν· item_name = p. item_name，則N的計(jì)數(shù)增加 1;否則創(chuàng)建一個(gè)新節(jié)點(diǎn)N，將其計(jì)數(shù)設(shè)置為1，鏈接到它的父節(jié)點(diǎn)T，并且通過(guò)node_link將其 鏈接到具有相同item_name的節(jié)點(diǎn)。如果P非空，遞歸地調(diào)用insert_tree(P，N) AP-tree是 一個(gè)高度壓縮的結(jié)構(gòu)，它存儲(chǔ)了用于挖掘頻繁項(xiàng)集的全部信息。
[0034] 對(duì)于FP-Tree已經(jīng)是單枝的情況，就沒(méi)有必要再遞歸調(diào)用FPGrowth 了，直接輸出整 條路徑上所有節(jié)點(diǎn)的各種組合+PostModel就可了。
[0035]事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)如下，每一行代表一次故障碼和更換備件的可能關(guān)系：
LUtW/」 目的：找出一柙總是相伴出現(xiàn)的組合，比如故障B和爸仵13總一起出現(xiàn)，則L故障B， 備件D]是一條頻繁模式。通過(guò)FP-Tree得到一部分粗略的關(guān)系，然后通過(guò)拓?fù)渌阉骷?xì)化，剔 除不滿足拓?fù)潢P(guān)系的組合。
[0038] (1)掃描數(shù)據(jù)庫(kù)，每項(xiàng)按頻數(shù)遞減排序，并刪除頻數(shù)小于最小支持度MinSup的項(xiàng) 目。
[0039] 故障A:7
[0040] 故障B:8
[0041] 備件C:7
[0042] 備件D:7
[0043]
[0044] 備件F:5
[0045] 射卜仏一2:
[0046] * 本次掃描{Minsup = 3}
[0047] 則故障B、備件C、備件D、故障A、備件F為頻繁1項(xiàng)集，計(jì)為Fl。
[0048] (2)對(duì)于每一條故障碼和更換備件的可能關(guān)系，按照Fl中的順序重新排序。
L0050」（3)把第（2)步驟中得到的各條記錄
插入到FP-Tree中。初始后綴模式為空，最終生 成FP-Tree如圖1~4所示。
[0051 ]圖4中最左邊的一側(cè)叫做表頭項(xiàng)，樹(shù)中相同名稱(chēng)的節(jié)點(diǎn)要鏈接起來(lái)，鏈表的第一個(gè) 元素就是表頭項(xiàng)里的元素。如果FP-Tree為空（只含一個(gè)虛的root節(jié)點(diǎn)），則FP-Growth函數(shù) 返回。此時(shí)輸出表頭項(xiàng)的每一項(xiàng)+pos tMode 1，支持度為表頭項(xiàng)中對(duì)應(yīng)項(xiàng)的計(jì)數(shù)。
[0052] (4)表頭項(xiàng)中的每一項(xiàng)(我們拿"故障A:7"為例），對(duì)于各項(xiàng)都執(zhí)行以下①到⑤的操 作：
[0053]①?gòu)腇P-Tree中找到所有的"故障A"節(jié)點(diǎn)，向上遍歷它的祖先節(jié)點(diǎn)，得到4條路徑：
[0058]③因?yàn)槊恳豁?xiàng)末尾都是故障A，可以把故障A去掉，得到條件模式基(Conditional Pattern Base，CPB)，此時(shí)的后綴模式是：（故障A)。
L UUOU」 ⑷Sl上囬的铦呆芻作原妬的爭(zhēng)務(wù)數(shù)據(jù)厙，返回到弟3步，速如迗代邁仃。
[0061]⑤最終得到的頻繁項(xiàng)集為(去除只有備件或者只有故障的關(guān)系集）
[0063] 二、拓?fù)渌阉?br>[0064] 對(duì)關(guān)聯(lián)算法得出的故障和備件（項(xiàng)目）的可能項(xiàng)集進(jìn)行進(jìn)一步收縮，利用車(chē)輛構(gòu) 造，限制備件位置和車(chē)輛故障所在的ECU位置之間的拓?fù)潢P(guān)系，在有限范圍內(nèi)遴選頻繁項(xiàng) 集。
[0065] 根據(jù)備件碼的構(gòu)造規(guī)則，進(jìn)行備件分類(lèi)，具體如下：
[0066] 1(發(fā)動(dòng)機(jī)）：發(fā)動(dòng)機(jī)總成、缸體、缸蓋、活塞、連桿、連接部件、發(fā)動(dòng)機(jī)托架、支架急緊 固件，燃油噴射如進(jìn)氣管、空氣流量計(jì)等；
[0067] 2(燃油、排氣、空調(diào)冷卻）:燃油箱、排氣管、空調(diào)制冷系統(tǒng)等；
[0068] 3(變速箱）：變速箱總成及內(nèi)部部件；
[0069] 4(前軸、轉(zhuǎn)向裝置）：前輪驅(qū)動(dòng)差速器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(轉(zhuǎn)向機(jī)）、前減震器等；
[0070] 5(后軸）：后軸、后輪驅(qū)動(dòng)差速器，后減震器，如后橋、后輪軸承等；
[0071] 6(車(chē)輪、制動(dòng)器）：車(chē)輪、車(chē)輪裝飾蓋、剎車(chē)系統(tǒng)；
[0072] 7(踏板機(jī)構(gòu)）：手腳制動(dòng)系統(tǒng)；
[0073] 8(車(chē)身）：車(chē)身及裝飾件，空調(diào)殼體，前后保險(xiǎn)杠，如車(chē)身總成、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)等；
[0074] 9 (電子設(shè)備）：電器，如發(fā)動(dòng)機(jī)、起動(dòng)機(jī)、控制器、燈具、線束等；
[0075] 0(附件、信息娛樂(lè)）：附件(千斤頂，天線，收音機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板)及油漆材料等。 [0076]采用FP-Free頻繁項(xiàng)集算法構(gòu)建備件與維修項(xiàng)目（工項(xiàng)）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而獲 得故障碼對(duì)應(yīng)備件和工項(xiàng)的完整解決方案。
[0077] 2、備件號(hào)碼分類(lèi)對(duì)應(yīng)車(chē)輛ECU名稱(chēng)拓?fù)潢P(guān)系







[0088] 通過(guò)上述方法結(jié)合找到故障與備件的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得故障碼對(duì)應(yīng)備件和工項(xiàng)的完 整解決方案。
[0089] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法，其特征在于，包括以下步驟：51. 根據(jù)事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)FP-Tree算法創(chuàng)建故障碼和更換備件對(duì)應(yīng)關(guān)系的頻繁項(xiàng)集；52. 利用備件位置和故障所在的ECU位置之間的拓?fù)潢P(guān)系，進(jìn)行拓?fù)渌阉鳎噙x頻繁項(xiàng) 集；53. 構(gòu)建備件與維修工項(xiàng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得故障碼對(duì)應(yīng)備件和工項(xiàng)的完整解決方案。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法，其特征 在于，所述步驟S1包括： SI. 1輸入事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和最小支持度閾值η?ησ，掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，刪除頻數(shù)小于最小支 持度的項(xiàng)目，得到全部頻繁項(xiàng)集F1，對(duì)F1中的頻繁項(xiàng)按其支持度降序排列得到L; S1.2創(chuàng)建FP-Tree的根節(jié)點(diǎn)，以"nul Γ標(biāo)記，再次掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，把事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的 每一條記錄按照L中的順序排列，生成FP-Tree; S1.3從FP-Tree中找到所有的頻繁模式。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法，其特征 在于，所述步驟S2包括： S2.1根據(jù)備件碼的構(gòu)造規(guī)則將備件進(jìn)行分類(lèi)； S2.2對(duì)備件和故障所在的ECU位置構(gòu)建拓?fù)潢P(guān)系，并將所述拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行標(biāo)識(shí)，得到 備件和ECU位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法，其特征 在于，所述的備件分別按照附件、娛樂(lè)信息，發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油、排氣、空調(diào)，變速箱，前軸、轉(zhuǎn)向裝 置，后軸，車(chē)輪、制動(dòng)器，踏板機(jī)構(gòu)，車(chē)身，電子設(shè)備進(jìn)行0~9分類(lèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法，其特征 在于，所述步驟S3包括： S3.1掃描備件與維修工項(xiàng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，獲得備件與維修工項(xiàng)的頻繁項(xiàng)集F2;對(duì)F2中的頻 繁項(xiàng)按其支持度降序排列得到L' ； S3.2創(chuàng)建FP-Tree的根節(jié)點(diǎn)，以"nul Γ標(biāo)記，再次數(shù)據(jù)庫(kù)，把數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一條記錄按 照L'中的順序排列，生成FP-Tree; S3.3從FP-Tree中找到所有的頻繁模式，構(gòu)建備件與維修工項(xiàng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。6. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法，其 特征在于，所述的FP-Tree的構(gòu)造算法如下： 按照SI. 1或S3.1排序后的頻繁項(xiàng)表為[p | P]，其中p是第一個(gè)頻繁項(xiàng)，而P是剩余的頻繁 項(xiàng)的列表。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法，其特征 在于，調(diào)用insert_tree( [p | P]，T)，insert_tree([p | P]，T)過(guò)程執(zhí)行情況如下：如果T有子 節(jié)點(diǎn)Ν使N. item_name = p. item_name，則Ν的計(jì)數(shù)增加1;否則創(chuàng)建一個(gè)新節(jié)點(diǎn)Ν，將其計(jì)數(shù)設(shè) 置為1，鏈接到它的父節(jié)點(diǎn)T，并且通過(guò)node_link將其鏈接到具有相同名稱(chēng)item_name的節(jié) 點(diǎn)；如果P非空，遞歸調(diào)用insert_tree(P，N)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FP-Tree序列模式挖掘的故障診斷與估價(jià)的方法，其特征 在于，對(duì)于FP-Tree是單枝的情況，直接輸出整條路徑上所有節(jié)點(diǎn)的組合+postModel。
【文檔編號(hào)】G06Q10/00GK106056222SQ201610364347
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】田雨農(nóng), 宋安琪
【申請(qǐng)人】大連樓蘭科技股份有限公司