本發明涉(she)及彩票刮票器(qi)控制(zhi)，更具體地說，它涉(she)及自吸式彩票刮票器(qi)的智能管(guan)理控制(zhi)系統。

背景技術：

1、自吸式(shi)彩(cai)票(piao)刮(gua)票(piao)器因其(qi)實(shi)用(yong)性(xing)和(he)便利性(xing)而(er)得(de)到(dao)廣泛應用(yong)，然而(er)，這類設備(bei)在使(shi)用(yong)過程中常面臨工作壽命短(duan)、穩定性(xing)差等(deng)問題，其(qi)主要原因在于設備(bei)頻繁地使(shi)用(yong)，導致設備(bei)內部(bu)的機械部(bu)件損(sun)壞加劇，例如：刮(gua)刀磨損(sun)、吸氣泵(beng)過熱等(deng)，此外，設備(bei)內部(bu)收集的彩(cai)票(piao)涂層粉末沒有及時清理，也可能會干(gan)擾機械部(bu)件的正(zheng)常運(yun)行。

2、因(yin)此，亟須一種有效的管理控制(zhi)系統來監測和動態(tai)優化自(zi)吸式彩票刮票器的工作狀態(tai)。

技術實現思路

1、本(ben)發(fa)明(ming)提(ti)供自(zi)吸式彩票刮票器的智能(neng)管理控制系(xi)統(tong)，解決上述背(bei)景技(ji)術中(zhong)的技(ji)術問題。

2、本發明提供了自(zi)吸式彩(cai)票(piao)刮票(piao)器的智(zhi)能管(guan)理控(kong)制系統(tong)，包括：

3、數據采集(ji)模塊(kuai)，其用于在預(yu)設(she)時(shi)間(jian)段t內，按照(zhao)預(yu)設(she)時(shi)間(jian)間(jian)隔t采集(ji)自(zi)吸式彩(cai)票刮票器(qi)的狀態參數，并(bing)生成第一特征序列；

4、第一(yi)特征序列包括n個(ge)序列單元，第i個(ge)序列單元表示自吸式彩票(piao)刮票(piao)器在(zai)第i個(ge)時間點(dian)的狀態參數，其(qi)中1≤i≤n，n＝t/t；

5、狀(zhuang)態參數(shu)包括：電(dian)(dian)池(chi)剩(sheng)余電(dian)(dian)量、電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)流(liu)、電(dian)(dian)池(chi)溫度(du)、吸(xi)氣泵溫度(du)和工作狀(zhuang)態；

6、數據處(chu)理(li)模塊，其(qi)用于對(dui)第一(yi)特征(zheng)序列(lie)進行預處(chu)理(li)生成第二特征(zheng)序列(lie)；

7、第(di)(di)二特征序(xu)列包括n個序(xu)列單元，第(di)(di)i個序(xu)列單元表示(shi)自(zi)吸式彩票刮(gua)票器在(zai)第(di)(di)i個時間點的數(shu)據處理后的狀態參數(shu)；

8、第(di)一預(yu)測(ce)模(mo)(mo)塊，其用于將第(di)二特(te)征序列輸入到第(di)一預(yu)測(ce)模(mo)(mo)型，輸出的(de)值(zhi)表示在預(yu)設時間(jian)段g內的(de)吸氣泵(beng)的(de)輸出功率；

9、工作狀態管理模(mo)塊，其(qi)用于根據(ju)第(di)一預(yu)測模(mo)型輸出的(de)結果，調整自吸(xi)式(shi)彩票刮票器在預(yu)設(she)時間段g內的(de)吸(xi)氣泵的(de)輸出功率(lv)；

10、第(di)(di)二(er)預(yu)測(ce)模塊，其用(yong)于(yu)將第(di)(di)二(er)特征序列輸(shu)入(ru)到第(di)(di)二(er)預(yu)測(ce)模型(xing)，輸(shu)出的(de)值表示電池(chi)的(de)剩余使用(yong)壽命；

11、電池(chi)管理模塊，其(qi)用于(yu)(yu)判斷當第二預測模型(xing)輸(shu)出的(de)結果小于(yu)(yu)預設(she)電池(chi)使用壽命閾值(zhi)，則提(ti)示用戶更換電池(chi)。

12、進一步地，t、t、g和預設電池使用壽(shou)命閾(yu)值均為自定義參數。

13、進(jin)一步地，工作狀(zhuang)態表(biao)示自(zi)吸(xi)式(shi)彩票刮票器的啟(qi)停狀(zhuang)態，并通過實(shi)數(shu)編碼表(biao)示。

14、進一(yi)步(bu)地，對第一(yi)特征序列(lie)進行預(yu)處理(li)生成第二(er)特征序列(lie)，包括以下步(bu)驟：

15、步驟s201，對于第一特征序(xu)列中的(de)(de)(de)異(yi)常(chang)數(shu)(shu)據，通過(guo)取異(yi)常(chang)數(shu)(shu)據的(de)(de)(de)相鄰兩個(ge)時(shi)間點的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據的(de)(de)(de)平均值進行替換，其中異(yi)常(chang)數(shu)(shu)據的(de)(de)(de)判斷依據為當前狀態(tai)參(can)數(shu)(shu)超過(guo)每個(ge)狀態(tai)參(can)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)上下限，每個(ge)狀態(tai)參(can)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)上下限為自定(ding)義參(can)數(shu)(shu)；

16、步驟s202，對于第(di)一特征序列中的缺失數據，通過取缺失數據的相鄰兩個時間點的數據的平(ping)均值進行(xing)填充；

17、步驟s203，通過(guo)最大最小歸一化方法(fa)對第(di)一特征序列(lie)的每個序列(lie)單元的狀(zhuang)態參數進(jin)行歸一化處(chu)理生成第(di)二(er)特征序列(lie)。

18、進一(yi)步(bu)地(di)，第一(yi)預測(ce)模型包括n個第一(yi)隱藏層；

19、第(di)i個(ge)第(di)一隱(yin)藏(zang)層輸入第(di)二特征序列的(de)第(di)i個(ge)序列單元，輸出(chu)第(di)一隱(yin)藏(zang)狀態；

20、第(di)(di)n個第(di)(di)一隱藏(zang)層(ceng)輸(shu)(shu)出(chu)的第(di)(di)一隱藏(zang)狀態輸(shu)(shu)入到第(di)(di)一分類(lei)(lei)器(qi)，第(di)(di)一分類(lei)(lei)器(qi)的分類(lei)(lei)空間(jian)表示在(zai)預(yu)設時間(jian)段g內的吸氣泵的輸(shu)(shu)出(chu)功率。

21、進一(yi)步地，第(di)i個第(di)一(yi)隱藏層的(de)計算公式包括：

22、fi＝sigmoid(xiw1+hi-1w2+b1)；

23、ii＝sigmoid(xiw3+hi-1w4+b2)；

24、

25、oi＝sigmoid(xiw7+hi-1w8+b4)；

26、hi＝oi⊙tanh(ci)；

27、其中(zhong)xi表(biao)(biao)示(shi)(shi)第(di)(di)(di)i個第(di)(di)(di)一(yi)隱(yin)(yin)(yin)(yin)藏層(ceng)輸(shu)(shu)入(ru)的(de)第(di)(di)(di)二特(te)征序列的(de)第(di)(di)(di)i個序列單元，hi和(he)(he)hi-1分(fen)(fen)別(bie)表(biao)(biao)示(shi)(shi)第(di)(di)(di)i個和(he)(he)第(di)(di)(di)i-1個第(di)(di)(di)一(yi)隱(yin)(yin)(yin)(yin)藏層(ceng)輸(shu)(shu)出的(de)第(di)(di)(di)一(yi)隱(yin)(yin)(yin)(yin)藏狀態，h0賦(fu)(fu)值為(wei)0，fi、ii、ci和(he)(he)oi分(fen)(fen)別(bie)表(biao)(biao)示(shi)(shi)第(di)(di)(di)i個第(di)(di)(di)一(yi)隱(yin)(yin)(yin)(yin)藏層(ceng)的(de)遺忘門(men)(men)、輸(shu)(shu)入(ru)門(men)(men)、中(zhong)間(jian)(jian)狀態、第(di)(di)(di)一(yi)中(zhong)間(jian)(jian)隱(yin)(yin)(yin)(yin)藏狀態和(he)(he)輸(shu)(shu)出門(men)(men)，ci-1表(biao)(biao)示(shi)(shi)第(di)(di)(di)i-1個第(di)(di)(di)一(yi)隱(yin)(yin)(yin)(yin)藏層(ceng)的(de)第(di)(di)(di)一(yi)中(zhong)間(jian)(jian)隱(yin)(yin)(yin)(yin)藏狀態，c0賦(fu)(fu)值為(wei)0，w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7和(he)(he)w8分(fen)(fen)別(bie)表(biao)(biao)示(shi)(shi)第(di)(di)(di)一(yi)權(quan)重(zhong)(zhong)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、第(di)(di)(di)二權(quan)重(zhong)(zhong)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、第(di)(di)(di)三權(quan)重(zhong)(zhong)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、第(di)(di)(di)四(si)權(quan)重(zhong)(zhong)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、第(di)(di)(di)五(wu)權(quan)重(zhong)(zhong)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、第(di)(di)(di)六權(quan)重(zhong)(zhong)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、第(di)(di)(di)七權(quan)重(zhong)(zhong)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)和(he)(he)第(di)(di)(di)八權(quan)重(zhong)(zhong)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，b1、b2、b3和(he)(he)b4分(fen)(fen)別(bie)表(biao)(biao)示(shi)(shi)第(di)(di)(di)一(yi)偏(pian)置(zhi)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、第(di)(di)(di)二偏(pian)置(zhi)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、第(di)(di)(di)三偏(pian)置(zhi)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)和(he)(he)第(di)(di)(di)四(si)偏(pian)置(zhi)參(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，⊙表(biao)(biao)示(shi)(shi)逐點相乘(cheng)，sigmoid表(biao)(biao)示(shi)(shi)sigmoid激活函(han)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，tanh表(biao)(biao)示(shi)(shi)tanh激活函(han)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。

28、進(jin)一(yi)步地，通過模擬仿真(zhen)平(ping)臺獲得用(yong)于訓(xun)(xun)練第(di)一(yi)預測模型的訓(xun)(xun)練樣本，包括(kuo)以下(xia)步驟：

29、步驟s301，通過模擬仿真(zhen)平臺構建自吸(xi)式彩(cai)票刮(gua)(gua)票器仿真(zhen)模型，并(bing)隨(sui)機生成(cheng)自吸(xi)式彩(cai)票刮(gua)(gua)票器仿真(zhen)模型在預設時(shi)間段g內(nei)的吸(xi)氣泵的輸出功率；

30、步驟(zou)s302，通(tong)過模(mo)擬仿真平臺模(mo)擬用戶在(zai)預設(she)時間段g內使用自吸式彩(cai)票(piao)刮(gua)票(piao)器仿真模(mo)型(xing)，并通(tong)過卷積神經網絡(luo)模(mo)型(xing)識別(bie)彩(cai)票(piao)表(biao)面涂層去除率；

31、步驟(zou)(zou)s303，將步驟(zou)(zou)s301到(dao)步驟(zou)(zou)s302重復執行(xing)k次，選擇彩票表面涂(tu)層去除率(lv)大于等(deng)于80％并且最小的吸氣(qi)泵的輸出功(gong)率(lv)作(zuo)為一個訓練樣本的樣本標簽，其中k為自定義參數；

32、步驟(zou)s304，重復步驟(zou)s301到(dao)步驟(zou)s303，直(zhi)至獲(huo)得u個訓(xun)練(lian)樣本，其(qi)中u為自定義(yi)參數。

33、進一步地，第(di)(di)二預測模型包(bao)括n個第(di)(di)二隱藏層；

34、第i個(ge)第二隱(yin)藏(zang)層輸入第二特征序(xu)列的第i個(ge)序(xu)列單元(yuan)，輸出第二隱(yin)藏(zang)狀(zhuang)態；

35、第(di)n個第(di)二(er)隱(yin)藏(zang)層輸出的第(di)二(er)隱(yin)藏(zang)狀態輸入到第(di)二(er)分類(lei)器(qi)，第(di)二(er)分類(lei)器(qi)的分類(lei)空(kong)間表示(shi)電池的剩(sheng)余使用(yong)壽命。

36、進一步地，第i個(ge)第二(er)隱藏層的計算公式包(bao)括：

37、yi＝relu(w9⊙hi+b5)；

38、hi＝sigmoid(w10xi+w11hi-1+b6)；

39、其中(zhong)xi表(biao)(biao)示(shi)第(di)(di)(di)(di)(di)i個(ge)(ge)第(di)(di)(di)(di)(di)二隱藏(zang)(zang)層輸(shu)入(ru)的第(di)(di)(di)(di)(di)二特(te)征序列的第(di)(di)(di)(di)(di)i個(ge)(ge)序列單元，yi表(biao)(biao)示(shi)第(di)(di)(di)(di)(di)i個(ge)(ge)第(di)(di)(di)(di)(di)二隱藏(zang)(zang)層輸(shu)出(chu)的第(di)(di)(di)(di)(di)二隱藏(zang)(zang)狀(zhuang)態，hi和(he)hi-1表(biao)(biao)示(shi)第(di)(di)(di)(di)(di)i個(ge)(ge)和(he)第(di)(di)(di)(di)(di)i-1個(ge)(ge)第(di)(di)(di)(di)(di)二隱藏(zang)(zang)層的第(di)(di)(di)(di)(di)二中(zhong)間隱藏(zang)(zang)狀(zhuang)態，w9、w10和(he)w11分(fen)別(bie)表(biao)(biao)示(shi)第(di)(di)(di)(di)(di)九權重參數、第(di)(di)(di)(di)(di)十權重參數和(he)第(di)(di)(di)(di)(di)十一權重參數，b5和(he)b6分(fen)別(bie)表(biao)(biao)示(shi)第(di)(di)(di)(di)(di)五(wu)偏置參數和(he)第(di)(di)(di)(di)(di)六偏置參數，⊙表(biao)(biao)示(shi)逐點相(xiang)乘(cheng)，sigmoid表(biao)(biao)示(shi)sigmoid激活函(han)數，relu表(biao)(biao)示(shi)relu激活函(han)數。

40、進一步地，第(di)二預測(ce)模型的(de)訓練(lian)樣本的(de)樣本標簽通過(guo)人(ren)工(gong)標注的(de)方式獲得。

41、本發明(ming)的(de)(de)(de)有益效果在(zai)(zai)于：本發明(ming)通過(guo)第一預測模型(xing)建(jian)立自(zi)(zi)吸(xi)式彩(cai)(cai)(cai)票(piao)刮票(piao)器(qi)在(zai)(zai)時間維度上的(de)(de)(de)狀態(tai)參(can)數與吸(xi)氣(qi)泵的(de)(de)(de)輸出功率(lv)之(zhi)(zhi)間的(de)(de)(de)非線(xian)性(xing)映(ying)射關系，保證(zheng)彩(cai)(cai)(cai)票(piao)表(biao)面涂(tu)層(ceng)去(qu)除(chu)率(lv)的(de)(de)(de)前提下，有效降(jiang)低(di)吸(xi)氣(qi)泵的(de)(de)(de)輸出功率(lv)，此外，本發明(ming)通過(guo)第二預測模型(xing)建(jian)立自(zi)(zi)吸(xi)式彩(cai)(cai)(cai)票(piao)刮票(piao)器(qi)在(zai)(zai)時間維度上的(de)(de)(de)狀態(tai)參(can)數與電池的(de)(de)(de)剩余使用壽命之(zhi)(zhi)間的(de)(de)(de)非線(xian)性(xing)映(ying)射關系，保證(zheng)自(zi)(zi)吸(xi)式彩(cai)(cai)(cai)票(piao)刮票(piao)器(qi)正常(chang)使用。

技術特征：

1.自吸式彩票刮票器的智能(neng)管理控(kong)制(zhi)系(xi)統，其特(te)征在于，包括：

2.根(gen)據權(quan)利要求(qiu)1所(suo)述的(de)(de)自(zi)吸式彩票(piao)刮票(piao)器(qi)的(de)(de)智能管理控(kong)制系統，其特征在(zai)于(yu)，t、t、g和預設電(dian)池使(shi)用壽命閾值均為自(zi)定義(yi)參數(shu)。

3.根據權利(li)要求1所(suo)述的自(zi)吸式彩(cai)票刮(gua)票器的智(zhi)能管理控制系統，其(qi)特征(zheng)在于(yu)，工作狀態表(biao)示(shi)自(zi)吸式彩(cai)票刮(gua)票器的啟停狀態，并通過實數編碼表(biao)示(shi)。

4.根據權利要求1所述(shu)的自吸式(shi)彩票刮票器的智(zhi)能管理控(kong)制系統(tong)，其特征在于，對(dui)第一特征序列(lie)進行預處理生成第二特征序列(lie)，包(bao)括以(yi)下步驟：

5.根據權(quan)利(li)要求1所述(shu)的自吸式彩票刮票器的智能(neng)管理控制系(xi)統，其(qi)特(te)征在于(yu)，第一(yi)預(yu)測模型包(bao)括n個第一(yi)隱藏層；

6.根據權利要求5所述的(de)自吸式彩票刮票器(qi)的(de)智(zhi)能管理控制系統，其特(te)征在于(yu)，第(di)i個第(di)一隱藏層的(de)計(ji)算(suan)公式包(bao)括：

7.根據權(quan)利(li)要求1所述(shu)的自(zi)吸式(shi)彩(cai)票刮(gua)票器的智(zhi)能管理控制系統，其特征在(zai)于，通過模(mo)擬仿真(zhen)平臺獲得用于訓練第一預(yu)測模(mo)型的訓練樣本，包括以(yi)下(xia)步(bu)驟：

8.根據(ju)權利要求(qiu)1所(suo)述的自吸式(shi)彩票刮票器的智能管理控(kong)制系統，其特征在于，第二(er)預(yu)測模型(xing)包括n個第二(er)隱藏層；

9.根(gen)據(ju)權利要求8所(suo)述的自(zi)吸式彩票刮票器(qi)的智能管理(li)控(kong)制系統(tong)，其特(te)征(zheng)在于，第(di)i個(ge)第(di)二隱藏層的計算公(gong)式包(bao)括(kuo)：

10.根(gen)據權利要求1所(suo)述的(de)自吸式(shi)彩票(piao)刮票(piao)器的(de)智能管理控制系統，其(qi)特征(zheng)在于，第二預測(ce)模型的(de)訓(xun)練樣本的(de)樣本標簽通(tong)過人(ren)工標注的(de)方式(shi)獲(huo)得。

技術總結
本發明涉及彩票刮票器控制技術領域，公開了自吸式彩票刮票器的智能管理控制系統，包括：數據采集模塊，其用于采集自吸式彩票刮票器的狀態參數，并生成第一特征序列；數據處理模塊，其用于對第一特征序列進行預處理生成第二特征序列；第一預測模塊，其用于將第二特征序列輸入到第一預測模型，輸出吸氣泵的輸出功率；第二預測模塊，其用于將第二特征序列輸入到第二預測模型，輸出電池的剩余使用壽命；本發明通過第一預測模型建立自吸式彩票刮票器在時間維度上的狀態參數與吸氣泵的輸出功率之間的非線性映射關系，保證彩票表面涂層去除率的前提下，有效降低吸氣泵的輸出功率。

技術研發人員：王鵬
受保護的技術使用者：北京英特達系統技術有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19