关键词： 时间序列数据   聚类分析   缺失值填充   空气质量数据  

摘要： 随着人工智能的崛起和大数据时代的来临,各行各业产生了复杂多样的数据。挖掘时间序列数据中潜在的模式和信息是当前研究的一个热点。聚类分析作为一种无监督的数据挖掘技术,可以识别时间序列数据间的结构特征,将相似的时间序列聚集到同一个簇中,将不相似的时间序列划分到不同簇中。对空气质量时间序列数据进行聚类分析,不仅可以预测未来一段时间内的空气质量变化情况,还可以寻找污染源等,为政策制定者提供决策。然而,监测站实时采集到的空气质量数据中通常含有缺失值,这将影响对空气质量时间序列数据的准确挖掘,包括对空气质量数据的聚类分析。因此,本论文为更精确地聚类时间序列数据,首先提出了一个基于互k近邻构图的特征驱使时间序列聚类算法,k Feat TS。其次,针对空气质量时间序列数据中通常存在缺失值的问题,本文提出了一个有效处理时间序列数据中缺失值的前五后三逻辑回归填充方法,FTLRI。最后,本文将提出的时间序列聚类算法k Feat TS应用到空气质量时间序列数据的聚类分析中。本文提出的两个方法,FTLRI和k Feat TS,已被分别证实在空气质量数据缺失值处理和聚类分析方面的有效性,为挖掘空气质量数据提供了方法。本文的主要工作总结如下:（1）由于常见的时间序列聚类方法度量时间序列片段或固定特征的相似性而无法处理特征丰富的时间序列数据,本论文提出了一个基于互k近邻构图的特征驱使时间序列聚类算法,k Feat TS。该方法提取出时间序列的主要特征,基于这些主要特征分别构图,并采用混合矩阵对基于主要特征的图进行整合,最终进行聚类。通过与近年来比较常见的一流的5个时间序列聚类算法在UCR数据库中9个不同数据集上的实验,证明了k Feat TS能够在不同大小不同长度不同类别的时间序列数据集上实现更准确的聚类分析结果,具有一定的鲁棒性。（2）由于空气质量数据集中存在缺失值会影响聚类分析的准确性,而常见的缺失值填充方法不能处理时间序列数据在时间轴上的相关性,且对缺失率较高的数据不能准确填充的问题,本文提出了一个前五后三逻辑回归填充方法,FTLRI。该方法结合滑动窗口模型提出了一个前五后三模型,该模型充分考虑了数据在时间轴上的相关性以及属性间的相关性。FTLRI结合这两种相关性,利用逻辑回归算法训练出适合缺失值的高准确率填充器来填充缺失值。本文选取了兰州2019年三个站点监测到的空气质量数据作为基准数据进行实验。在实验开始前,需要删除数据集中有缺失值的行使其成为完整数据,并根据数据集大小和一定的步长将数据处理成缺失率分别5%、10%、20%和40%的数据。本文将FTLRI与5个常见的缺失值填充方法和一个近年来神经网络的填充方法在处理后的数据集上进行了填充实验,证明了FTLRI相比其它方法有着优越的填充性能。（3）本文将提出的时间序列聚类算法k Feat TS应用到兰州2022年从站点兰苑宾馆监测到的空气质量数据中进行聚类分析,分别对六种污染物(PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3和CO)的时间序列数据具体分析。k Feat TS将污染物对应的时间序列划分成不同的簇,得到不同污染物下划分的属于不同污染等级的簇。该实验验证了k Feat TS在空气质量时间序列数据分析领域中的实用性与正确性。

关键词： 高光谱成像   数据处理   C++   图像拼接   软件开发  

摘要： 高光谱图像由于具有波段多、光谱分辨率高、光谱信息丰富等特点,在物质的精细定量、探测与分析方面有很大的研究与应用前景,目前已被已广泛应用于农业与水质监测、地质勘探、环境保护、军事安全等领域,成为目前高光谱技术与应用领域研究的热门课题。高光谱成像系统是高光谱技术的关键部分,高光谱成像系统直接影响着高光谱技术的发展与应用。因此,研究高光谱采集与数据处理分析系统以及如何获取准确、可靠的高光谱数据,并且针对获取到的数据进行处理与分析,具有很大的应用与商业价值。本文主要进行了高光谱图像数据处理软件平台的设计与研究。通过学习高光谱成像技术的基本知识,以及高光谱成像系统的基本构成和成像原理,并且调研高光谱数据处理分析软件的国内外发展与应用现状,详细阐述了软件平台的设计开发过程与结果,关注平台开发过程中遇到的关键技术问题,并提供了相应解决方案。同时,在光谱图像数据的处理上进行了软件开发实现。本文的研究重点包括高光谱成像采集系统以及高光谱数据处理系统的软件平台设计与研究,分析了高光谱图像处理与分析的主要流程与功能,针对这些主要功能进行了模块化的划分,详细介绍了各个模块的主要功能和设计流程,并设计了不同模块之间相互联系的接口。在软件开发的过程中所遇到的关键技术难题进行了分析并给出相应解决方案。利用Visual Studio 2019开发工具,基于C++与C#编程语言,自主研发了一套高光谱数据处理软件系统,能够实现不同波段的高光谱数据的图像重构、数据预处理以及光谱特征曲线绘制等主要功能,并且优化了相应的图像拼接算法,实现更高效率的光谱数据处理。最后,针对研发的高光谱成像系统以及图像数据处理平台,对软件实现的功能进行相关的测试,对比现有商业软件的操作结果,验证软件功能的准确性,并且总结了目前软件系统的特点与不足之处。

关键词： 立式油罐   点云数据处理   检测   软件开发  

摘要： 立式油罐是油库存储油料的主要设备,由于建造工艺、自身重量、环境变化和液体压力等因素容易发生变形,导致容积计量不准确,严重时甚至引发安全事故。目前油罐变形检测已被列为油罐年度检查的重要内容之一,解决大型油罐的容积精确测量及数据处理问题至关重要。当前立式油罐变形检测与精确计量的技术和方法很多,并已向自动化方向发展,对自动测量获取的数据需要进一步自动处理,直观地展示油罐各参数,此研究工作还有待于进一步解决。本文针对大型油罐检测数据处理问题,以本课题组研究的大型油罐检测机器人获取的点云数据作为研究对象,开发一款大型油罐检测机器人数据处理软件,实现大型立式油罐检测的自动化。(1)软件设计与开发。根据用户需求,开发一款能对获取的点云数据进行预处理、计算分析油罐几何参数和变形、显示与保存结果的软件。在Visual Studio 2017平台上,结合点云库,采用C++编程语言编写点云数据预处理、数据计算分析、结果保存与显示等功能模块的程序,实现软件功能;使用Qt作为图形用户界面库设计软件用户操作界面,实现处理参数设置、点云显示与结果展示的功能。(2)点云数据预处理。在大型油罐检测机器人采集的点云数据基础上,对油罐点云数据采用体素网格采样法去除点云数据中信息冗余的点,得到保持油罐特征的点云数据;采用随机采样一致性分割算法和统计滤波去噪算法去除大尺度噪点,采用移动最小二乘法去除小尺度噪点,去除了影响计算精度的噪点得到表达罐壁和罐底的点云数据。(3)油罐几何参数计算。对罐底点云数据采用主成分分析法拟合罐底所在平面,根据平面法向量调整油罐点云的位姿,得到罐底平行于XOY面、开口向Z轴正方向的油罐点云;采用泊松曲面重建算法将罐底点云数据重建为三角网格曲面,结合数字地形模型技术求得油罐底量;对罐壁点云进行切片,采用凸包算法对每个切片上散点进行轮廓重建,散点轮廓面积作为对应高度处圈板的面积,累加每层切片轮廓的面积求得油罐容积;采用最小二乘法对切片上的散点拟合圆,所得圆的半径、圆心和圆度作为对应高度处圈板的半径、质心和圆度,拟合所有圈板质心得到质心线进而求得整体倾斜度;矫正油罐底量、液体压力、温度和罐内附件对容积表造成的误差。(4)软件测试试验。采用标准案例库测试方法验证软件各个模块的正确性,建立标准案例库,将标准模型点云数据输入到待验证的模块中,得到的结果与标准模型的数据进行对比;采用比对测试方法验证软件的准确度,用围尺法和三维激光扫描仪测量同一个对象,再将扫描仪获取的点云数据输入到软件中得出测算结果。通过比对软件测算结果和围尺法的测量结果,验证软件的准确度。

关键词： Ⅱ型糖尿病肾病   疾病诊断   数据处理   机器学习   极限梯度提升算法   鲸鱼算法  

摘要： 随着科技和经济的发展，人们的生活品质不断提高，但是不科学、不规律的饮食和生活习惯引发的糖尿病也在威胁着人们的健康，由Ⅱ型糖尿病引发的肾病并发症是导致糖尿病患者肾衰竭甚至死亡的主要原因。诊断Ⅱ型糖尿病肾病困难且有创，因此Ⅱ型糖尿病肾病患者很难在患病初期得到明确的诊断和治疗，从而导致病情的加重。若能对Ⅱ型糖尿病肾病患者进行快速的诊断并明确所患肾病的类型，这将大大的节约医疗资源，减轻患者的痛苦。　　因此，本文利用机器学习通过患者的各项生化指标对Ⅱ型糖尿病患者进行无创诊断，并对患Ⅱ型糖尿病肾病的患者明确所患肾病类型，主要工作包括：　　(1)通过阅读相关文献和进行医学调研后，本文选取了 18个影响Ⅱ型糖尿病肾病的特征变量，并从某三甲医院患者病历收集了 1167个患者数据。首先利用 K最近邻(K-Nearest Neighbor, KNN)对数据集的空缺值进行了填补，然后通过计算方差和P值(P-value)对变量进行了筛选，最终选择了13个有明显统计学意义的变量作为模型的输入特征。　　(2)将预处理后的数据按 3：7 分为测试集和训练集，利用七种经典的算法进行分类，通过对比受试者工作特征曲线(Receiver Operating Characteristic, ROC)和测试集准确率选出分类效果最佳的极限梯度提升算法(eXtreme Gradient Boosting, XGBoost)作为诊断模型的核心算法。　　(3)利用粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)、遗传算法(Genetic Algorithm, GA)、鲸鱼算法(Whale Optimization Algorithm, WOA)三种优化算法分别对 XGBoost 进行调参，然后把最优参数带入 XGBoost 绘制出三种算法优化后的ROC曲线、准确率-召回率曲线(Precision-Recall, PR)和混淆矩阵并进行分析对比，发现 WOA-XGBoost 分类效果最好，准确率达到了 91.45%，于是将 WOA-XGBoost作为最终的Ⅱ型糖尿病肾病诊断模型算法。　　(4)把该模型作为后端程序核心采用SpringBoot、***、MyBatis等框架利用J2EE 开发平台搭建了Ⅱ型糖尿病肾病诊断系统，并采用 Naive UI 组件库和HighCharts 可视化库组建了前端页面，通过在该页面输入Ⅱ型糖尿病患者的生化检测指标便可诊断患者是否患有Ⅱ型糖尿病肾病，以及所患Ⅱ型糖尿病肾病的类型。最后将该系统应用于临床，利用该系统对 200 名Ⅱ型糖尿病患者进行诊断，对比临床诊断结果，得出该系统的诊断准确率为 89%，证明本文搭建的Ⅱ型糖尿病肾病诊断系统具有一定的临床应用价值。

关键词： 内部控制   财务共享模式   航运业  

摘要： “全球化”这个主题已经渗透到各个不同的领域当中,为了顺应经济趋势发展,国内许多公司也参与到全球化的趋势当中,改革升级企业结构。许多公司随着业务的发展和扩张,扩大业务发展范围,将业务发展到国外,组建集团化的企业模式,对应的业务部门或机构也不局限于本土发展,不断扩展到国内各个省区城市甚至世界各个国家。然而,分公司或分支机构的数量不断增加,伴随着集团总财务成本不断增加,风险也因为业务量大,复杂等原因而增多,加大了企业风险管控的难度和强度,同时,也对处理效率产生一定的负面影响。改革必然伴随着风险的发生,在不断升级进步的同时,怎样优化新出现的问题,控制成本的发生,降低和有效防止财务风险的发生,促进企业发展的工作效率,都是很多企业值得去探索和解决的问题。在大中华地区市场,M航运公司业务范围不断扩张,业务量也随之增加,原来分布在各个港口的分支财务部门不能为公司的运营提高有效帮助,在财务控制活动的操作上出现一些新的困境,无法进行统一控制财务风险和运营。面对此类问题,这类业务量大的企业分析出传统的财务管理模式已经不再适用现状的企业发展状况,进而寻求新的发展模式,便关注到了国外兴起的财务共享模式。管理者们希望通过这种新型财务模式才解决财务管理困难等内部控制问题,进而降低企业的发展成本,资源配置优化,提高风险把控的精准度和及时性,促进企业健康发展。但是该模式并不是一个成熟的形态,在实施初期并达不到预期想要的效果。如何通过优化财务共享模式以及企业的内部控制管理,是企业该值得去探讨和分析的问题。由于M公司大中华地区的财务共享模式集中在武汉,则本文是以M公司武汉数据处理中心为例,先梳理总结财务共享和内部控制的相关理论,通过对国内外理论研究结果参考和分析,总结财务共享中心和内部控制两方面的理论性结果,进而分析财务共享模式下的内部控制体系的理论研究,为后文M公司研究财务共享中心模式、组织结构等内容做好理论基础。同时分析M公司发展环境、市场发展状况、财务共享中心组建过程、内部控制现状等方面,希望能从中发现M公司在财务共享中心实施后公司运营的改善之处以及不足方面。通过发现问题所在之处,研究出M公司财务共享模式下内部控制优化建议。

关键词： 财政审计系统   大数据处理技术   数据论证   数据归集分类  

摘要： 大数据时代背景下，财政审计发生了翻天覆地的变化，财政审计难度随之增加，为了更好地满足新时期财政审计工作需要，积极推进财政审计系统建设和完善是必然选择。在财政审计系统优化完善中，引用大数据处理技术，能够有效提升财政数据处理效率和质量，为政策制定提供可靠的数据依据。文章就财政审计系统中大数据处理技术的应用情况进行分析，并提出合理化措施，以求为后续实际工作开展提供参考。

关键词： 扭矩在线测量   电容传感器   微弱信号检测   FPGA   数据处理  

摘要： 转轴是机械设备动力传动的重要部件。而扭矩作为转轴的典型动态参数,可以表征传动系统的运行状态和动力性能。目前,有多种类型的传感器被用于转轴扭矩的在线监测。电容扭矩传感器相较于其它传感器而言,具有结构简单、动态性能好、自然效应好等优点,更适合应用于复杂工况、结构紧凑、恶劣环境下的动态参数测量。 电容扭矩传感器的输出为微弱的电容信号,如何对微弱的电容信号进行高精度的检测,是实现转轴扭矩在线监测的前提条件。 本文介绍了电容扭矩传感器结构和工作原理,说明了微弱电容信号检测存在的难点,在此基础上对比了现有的电容检测方法,提出了一种适用于电容扭矩传感器的基于负反馈电容电桥的检测方法。 该方法将电容电桥和负反馈控制环路相结合,通过对微弱电容变化的检测从而得到扭矩的变化。其中负反馈控制环路由控制信号和移相器组成,可用于补偿因电路自身结构和外部噪声干扰所导致的相位偏移,从而提高了检测电路的准确性。该电路首先通过桥式电路将电容信号转变为电压信号,然后经过比较器输出传感器通道和参考通道的相位信息,最后根据相位信息生成的控制信号来补偿信号的相位,从而准确的计算出扭矩的大小。本文详细说明了电容检测的基本原理和关键技术,设计了基于FPGA控制的信号检测电路,并通过软件仿真了电路的功能,最后应用所设计的信号检测电路进行测试,得到了有效的数据。通过对测试数据的处理表明:该方法可以有效的消除噪声的干扰,将微弱电容信号检测误差减小到1%以下,扭转角测量误差减小到0.0013rad以下,能够实现准确、快速的转轴动态扭矩的测量。

关键词： 爆炸冲击波   光纤传感器   相位解调   动态校准   数据处理  

摘要： 在爆炸测试领域中,冲击波超压参数的测试是主要研究方向。随着爆炸威力的提升和测试环境的恶化,研究可应用于更加恶劣环境的测试系统迫在眉睫。在恶劣的环境条件下,电气式传感器存在一定的缺陷,而光纤传感器则具有无源性和抗电磁干扰性,可以有效地抵御高温高压、潮湿和强电磁干扰等环境因素。针对这一问题,本文设计搭建了基于光纤F-P传感器的测试系统,主要研究如下:首先,分析研究了光纤传感技术的基本原理和分类。根据爆炸场冲击波信号的特性,选用了低精度的F-P腔传感器,在相位解调的基础上设计了三波长相位动态解调法进行解调。使用Matlab软件对该算法进行了仿真,通过构建理想的冲击波压力信号对三波长相位解调算法进行了验证。其次,结合测试环境对基于光纤F-P传感器的测试系统进行了设计搭建。设计从光纤传感系统和高速采集系统两部分入手,根据系统整体要求选定了合适的光源、光电探测器和耦合器等光学器件和无源器件,完成了采集系统的主控单元、A/D转换电路、FLASH闪存等硬件电路的设计。根据试验现场实际要求,设计搭建了基于Zigbee的中继设备,实现对测试系统远达10km的无线控制。最后,选用激波管装置对光纤F-P传感器测试系统进行了动态校准,对比压电式传感器和压阻式传感器测试系统的校准结果,有效验证了该系统的实用性。同时,对实测数据进行了五点三次平滑处理和改进的经验模态分解去噪的信号处理,进一步提高了测试精度。

关键词： 过套管电阻率测井   水淹层   储层参数模型   水淹层综合评价  

摘要： 随着油田开采程度加深,我国大多数油田相继进入高含水阶段。油层水淹后,地层性质、测井响应都会发生变化,给水淹层的评价工作带来了困难。过套管电阻率测井在剩余油监测、老井挖潜、油层水淹规律确定、油层生产动态监测等方面具有独特优势,但过套管电阻率数值存在离散性、非等间隔、等深度多值等问题,需预先进行数据处理。因此,本文在过套管电阻率数据预处理基础上构建一套适于本区块的水淹层解释方法,为该区块开发调整提供技术支持。本文首先对过套管电阻率测井解释流程进行研究,大致分为四个阶段,即过套管电阻率RLAC数据处理、水淹特征分析、储层参数模型构建及水淹层定性定量解释。针对过套管电阻率数据特点,运用Boxplot检验法、Grubbs检验法、最邻近插值、线性插值、二次插值、三次插值等方法得到等深度间隔下的过套管电阻率值;然后以水淹前后地层特征变化为基础,分析不同水淹程度对应的测井响应特征,在此基础上研究前人水淹层解释模型并参考部分裸眼井参数解释模型完成本区块水淹层储层参数计算;随后利用曲线重叠法、交会图、Fisher判别法和电阻率重构法对水淹层进行定性识别,利用电阻率相对变化量RTR、烃类衰竭指数η、产水率Fw对水淹层进行定量表征,解释结果准确率为85.7%,可为油田调整开发方案提供数据支撑,为油田进一步挖掘产油潜能具有一定的指导意义。

关键词： 电能   热电偶   数据处理   自动检定  

摘要： 随着中国制造2025计划的不断推进,冰箱行业对能效等级、风冷技术、大容积、智能控制等方面提出更高要求,因此冰箱在出厂前要对其控温精度、保温效能、电磁兼容性等进行检测,以保证产品的出厂质量。本文结合具有实际工程背景的研究任务,针对电冰箱信号采集、分析以及现场通信技术进行深入研究。分析现行的冰箱检定标准及要求,确定检定所需参数及环境,讨论冰箱检定装置的研究现状及发展趋势,提出本文冰箱自动检定装置的研究目标与研究内容,为冰箱自动检定装置的研制提供方向。分析离散数据的电压有效值、电流有效值及有功功率的计算方法,提出基于全相位FFT双谱线校正算法计算电能信号中的谐波分量,探讨等精度最小二乘法计算热电阻和热电偶的分度系数,给出冰箱检定的调整容积及效能指数的计算公式,为冰箱自动检定装置的应用算法提供理论依据。通过对冰箱自动检定装置的整体方案进行分析,确定冰箱自动检定装置供电电源的设计指标,设计基于TOP224的单端反激式开关电源及EMI抑制保护电路,提高装置运行的可靠性与稳定性;采用具有多路SDADC及DSP功能的STM32F373为嵌入式微处理器,提高信号采集精度及数据处理速度;采用八路热电偶与高精度仪表放大器设计温度信号调理电路,并通过多路复用芯片选择被采集信号,其中热电偶使用热电阻进行冷端补偿;使用互感器与零漂移型运算放大器设计电压和电流的信号调理电路;设计基于RS-485现场总线的多从机通信电路,提高装置的抗干扰性的同时,降低装置的布线成本。分析冰箱自动检定装置的数据采集、数据处理及数据通信流程,确定使用的嵌入式微处理器的基本外设及使用算法,并编写对应程序;根据通信的数据及检定所需参数,设计Labview上位机界面,完成检定数据的管理、记录与显示。本文对所提数据处理算法使用MATLAB进行仿真分析,验证数据处理算法的可行性与精确性;使用Multisim对设计电路进行仿真与设计理论进行对比,检测设计的合理性与准确性;搭建测试平台对冰箱自动检定装置及上位机进行功能测试,数据处理结果与理论值误差均满足设计要求;该冰箱自动检定装置成本可控、操作简单、结果精准,具有很好的应用前景。