一种PLC采集数据智能清洗方法及系统与流程

一种plc采集数据智能清洗方法及系统
技术领域
1.本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种plc采集数据智能清洗方法及系统。


背景技术：

2.plc(programmable logic controller)是可编程逻辑控制器，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。plc主要包括数据采集与数据应用，随着工业物联网设备和解决方案的成熟，plc数据采集可以借助工业智能网关实现数据上云，通过手机或电脑就能对plc进行远程监控预警，比如在机器人匀速运行过程中，可以通过plc采集机器人的运行位置，实现机器精准控制与监测。但是机器人在匀速运行过程中可能因外界或内部异常问题使其在某一段的运行路段中的运行速度发生改变，使plc所采集的位置数据存在异常，为了提高采集的数据的准确性，则需要对所采集的数据进行清洗。
3.plc采集位置数据的清洗首先需要获得所采集的数据。而在机器人运行过程中，每一采样时刻位置的异常主要表现为采样间隔下机器人的运行距离，即相邻位置的间隔，相邻位置间隔与周围其他间隔差异越大，对应位置的异常程度越大。但是在机器人实际运行过程中，所对应相邻位置间隔受相邻位置数据准确性的影响，导致间隔异常无法准确反映对应位置的异常程度；同时机器人运行过程中运行速度是发生变化的，所以相邻位置的间隔不能完全相同，导致相邻位置间隔无法直接进行对比，从而影响位置数据异常识别的准确性。


技术实现要素：

4.本发明提供一种plc采集数据智能清洗方法及系统，以解决现有的问题。
5.本发明的一种plc采集数据智能清洗方法及系统采用如下技术方案：本发明一个实施例提供了一种plc采集数据智能清洗方法，该方法包括以下步骤：根据plc获取运行设备每个位置的位置数据和真实运行速度，获取所有位置数据组成的原始位置序列；将所有位置数据按照对应的真实运行速度从小到大的顺序进行排序得到位置序列记为运行速度位置序列；根据原始位置序列和运行速度位置序列得到第一间隔和第二间隔；根据第一间隔、第二间隔、运行速度位置序列以及真实运行速度得到原始位置序列中每个位置相邻间隔的第一异常程度；将原始位置序列中每个位置前后相邻的预设范围的位置间隔与对应范围内采样时间的比值，作为原始位置序列中每个位置数据的相对运行速度；根据原始位置序列中每个位置的相对运行速度得到原始位置序列中每个位置的第二异常程度；根据真实运行速度的速度变化比例得到原始位置序列中每对相邻位置的速度变化关系；根据速度变化关系得到原始位置序列中每个位置的第一影响程度；根据第一影响程度和第二异常程度得到原始位置序列中每个位置相邻位置的第三异常程度；根据第一异常程度和第三异常程度得到原始位置序列中每个位置数据的最终异常程度；
根据最终异常程度对原始序列每个位置数据进行清洗。
6.进一步地，所述第一间隔和第二间隔的获取方法如下：在原始位置序列中，与第i个位置前后相邻的两个位置的真实运行速度中，与第i个位置的真实运行速度的差值的绝对值最小的位置和第i个位置所形成的位置间隔，记为原始位置序列中第i个位置的最小相邻间隔，即第一间隔；其中，若第i个位置前后相邻的两个位置的真实运行速度与第i个位置的真实运行速度的差值的绝对值相等，则任意选取一个位置与第i个位置所形成的位置间隔记为原始位置序列中第i个位置的最小相邻间隔；若第i个位置是原始位置序列中的第一个位置，则取第i个位置与第i+1个位置所构成的位置间隔记为原始位置序列中第i个位置的最小相邻间隔；若第i个位置是原始位置序列中的最后一个位置，则取第i个位置与第i-1个位置所构成的位置间隔记为原始位置序列中第i个位置的最小相邻间隔；同理，在运行速度位置序列中获取第二间隔。
7.进一步地，所述第一异常程度的获取方法如下：以第i个位置为当前位置，第i-1个位置为当前位置左相邻的位置，第i-1个位置与第i个位置所形成的间隔为当前位置左相邻间隔，左相邻间隔的第一异常程度：其中表示原始位置序列中第i个位置左相邻间隔的第一异常程度；n0表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范围内的位置数量；表示原始位置序列中第i-1个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应的位置前后相邻的第t个位置即第一位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第t个位置最相邻的位置即第二位置的真实运行速度；表示第一间隔；表示第二间隔；以第i个位置为当前位置，第i+1个位置为当前位置右相邻的位置，第i+1个位置与第i个位置所形成的间隔为当前位置右相邻间隔，右相邻间隔的第一异常程度：其中表示原始位置序列中第i+1个右相邻间隔的第一异常程度；n0表示原始位置序列中第i+1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范
围内的位置数量；表示原始位置序列中第i+1个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i+1个位置在运行速度位置序列中对应的位置前后相邻的第t个位置即第一位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i+1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第t个位置最相邻的位置即第二位置的真实运行速度；表示第一间隔；表示第二间隔；从而得到每个位置相邻间隔的第一异常程度。
8.进一步地，所述第二异常程度的获取表达式如下：其中表示原始位置序列中与第i个位置前后相邻的第x个位置的第二异常程度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的相对运行速度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的真实运行速度；n1表示原始位置序列中与第i个位置前后相邻的预设范围内的位置数量；表示以原始位置序列中与第i个位置前后相邻的第k个位置为中心，在第k个位置前后相邻的第x个位置的相对运行速度。
9.进一步地，所述原始位置序列中每对相邻位置的速度变化关系的获取方法如下：将原始位置序列中每对前后相邻的位置记为第一相邻对；将每对第一相邻对中的第一个位置的真实运行速度减去第二个位置的真实运行速度，相减结果记为第一差值，统计原始位置序列中与每一个第一差值正负符号相同的第一相邻对的数量记为第一数量，分别计算每对相邻对的第一数量与第一差值的比值，计算结果记为原始位置序列中每对相邻位置的速度变化关系。
10.进一步地，所述第一影响程度的获取表达式如下：其中表示原始位置序列中第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第x个位置的第一影响程度；表示原始位置序列中第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第x个位置对应位置区间内个前后相邻位置的真实运行速度差值的绝对值的标准差，其值越大，区间相对运行速度变化越不规律；表示的速度变化关系；表示当前位置区间中第y个位置对应的真实运
行速度；表示当前位置区间中第y+1个位置对应的真实运行速度。
11.进一步地，所述第三异常程度的获取方法如下：以第i个位置为当前位置，第i-1个位置为当前位置的左相邻位置，左相邻位置的第三异常程度：其中表示原始位置序列中第i-1个位置的第三异常程度；no表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范围内的位置数量；表示第一影响程度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置关于的对称位置的真实运行速度；表示原始位置序列中与第i-1个位置前后相邻的第x个位置的第二异常程度；以第i个位置为当前位置，第i+1个位置为当前位置的右相邻位置，右相邻位置的第三异常程度：其中表示原始位置序列中第i+1个位置的第三异常程度；no表示原始位置序列中第i+1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范围内的位置数量；表示第一影响程度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置关于的对称位置的真实运行速度；表示原始位置序列中与第i+1个位置前后相邻的第x个位置的第二异常程度；从而得到每个位置相邻位置的第三异常程度。
12.进一步地，所述最终异常程度的获取方法如下：将原始位置序列中每个位置左相邻间隔的第一异常程度与将原始位置序列中每个位置左相邻位置的第三异常程度相乘，相乘结果记为第一相乘；将原始位置序列中每个位置右相邻间隔的第一异常程度与将原始位置序列中每个位置右相邻位置的第三异常程度相乘，相乘结果记为第二相乘；将第一相乘与第二相乘相加，相加结果记为原始位置序列中每个位置数据的最终异常程度。
13.进一步地，所述根据最终异常程度对原始序列每个位置数据进行清洗的具体过程
如下：预设一个最终异常程度阈值，若当前位置数据处理后的最终异常程度大于最终异常程度阈值，则认为当前位置数据是异常位置数据；若当前位置数据处理后的最终异常程度小于或等于最终异常程度阈值，则认为当前位置数据是正常位置数据。
14.本发明还提出了一种plc采集数据智能清洗系统，包括存储器和处理器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现如前述的一种plc采集数据智能清洗方法。
15.本发明的技术方案的有益效果是：根据相邻位置之间的间隔关系得到原始位置序列中位置的第一异常程度；第一异常程度能够通过两种不同排序规则序列之间的间隔特征，和真实运行速度表征相邻位置之间的准确差异。根据相对运行速度偏差得到第二异常程度；第二异常程度考虑到了相对运行速度，在另一个维度下分析异常。进一步根据第二异常程度以及相邻位置得到第三异常程度；根据第一异常程度、第二异常程度以及第三异常程度得到最终异常程度，从而避免直接引入理想区间速度不变，提高所对应相邻位置异常分析的准确性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明一种plc采集数据智能清洗方法的步骤流程图。
具体实施方式
18.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种plc采集数据智能清洗方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
19.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
20.下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种plc采集数据智能清洗方法及系统的具体方案。
21.请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种plc采集数据智能清洗方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：步骤s001：获取每个位置的位置数据和真实运行速度，获取所有位置数据组成的原始位置序列。
22.需要说明的是，plc是可编程逻辑控制器，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。plc主要包括数据采集与数据应用，随着工业物联网设备和解决方案的成熟，plc数据采集可以借助工业智能网关实现数据上云，通过手机或电脑就能对plc进行远程监控预警，比如在机器人匀速运行过程中，可以通过plc采集机器人的运行位
置，实现机器精准控制与监测。但是机器人在匀速运行过程中可能因外界或内部异常问题使其在某一段的运行路段中的运行速度发生改变，使plc所采集的位置数据存在异常，为了提高采集的数据的准确性，则需要对所采集的数据进行清洗。而在机器人运行过程中，每一采样时刻位置的异常主要表现为采样间隔下机器人的运行距离，即相邻位置的间隔，相邻位置间隔与周围其他间隔差异越大，对应位置的异常程度越大。但是在机器人实际运行过程中，所对应相邻位置间隔受相邻位置数据准确性的影响，导致间隔异常无法准确反映对应位置的异常程度；同时机器人运行过程中运行速度是发生变化的，所以相邻位置的间隔不能完全相同，导致相邻位置间隔无法直接进行对比，从而影响位置数据异常识别的准确性。
23.而plc采集位置数据的清洗首先需要获得所采集的数据，本实施例以送餐机器人为例进行叙述。
24.具体的，plc采集位置数据以及真实运行速度的具体过程如下：将装有速度传感器的机器人置于长度为50米的直线路段口，机器人以0.2m/s的运行速度进行匀速运动，以0.2s为时间间隔记录一次机器人当前位置的位置数据，同时速度传感器采集并发送一次运行速度信号，记为当前位置的真实运行速度。
25.至此，通过上述方法可以得到所有位置数据的真实运行速度。
26.上述需要说明的是，本实施例中位置数据的数量为50/0.2=100；而所有位置数据按位置顺序排列可以得到一段位置数据的序列，记为原始位置序列；为了保证行驶路径与预定路径一致，plc对其行驶参数的会进行相对应的控制。
27.步骤s002：根据相邻位置之间的间隔关系得到原始位置序列中每个位置相邻间隔的第一异常程度。
28.需要说明的是，机器人位置数据异常主要表现在相邻位置之间的间隔差异，间隔差异越大，则间隔对应的两个位置数据的异常程度越大。由于一个位置对应的前后相邻的两个间隔的差异受当前位置前后相邻位置的异常情况影响，而不同位置数据的异常情况相互存在差异，所以间隔异常对原始位置数据的异常具有不同表现。本实施例利用相邻位置间隔关系，确定位置数据异常程度，并分析相邻位置间隔对异常影响而确定最终异常程度。
29.进一步需要说明的是，对于机器人在运行过程中的位置数据，其采集位置数据的准确性影响着机器人的行驶参数的控制。在同一采样频率下，由于所采集相邻位置数据之间具有相似的运动状态，此时相邻位置之间的间隔有效地反映所采集位置数据的准确性，所以可以根据相邻位置之间的间隔的差异关系，进行所采集位置数据的异常分析，从而识别所采集的异常位置数据。而经上述可知，利用相邻位置之间的间隔的差异关系进行位置数据异常分析的主要依据是相邻位置机器人的运行状态一致，但在实际机器人运行过程中，由于不同时刻的运行状态可能存在差异，所以不同位置的运行状态之间的差异影响着相邻位置间隔对应位置数据准确性的表现，从而无法直接利用相邻位置间隔差异进行异常位置的识别。
30.机器人运行状态受其真实运行速度的影响，相邻位置的真实运行速度差异越小，则相邻位置之间的间隔差异越能反映对应位置数据的异常。所以在真实运行速度发生变化时，真实运行速度的变化程度同样也会影响相邻位置间隔的差异，所以在不同位置对应不同的真实运行速度时，其对应的间隔的差异反映不同的异常情况。据此，结合不同位置的运
行状态进行不同位置数据的异常分析。
31.已知每个位置相邻位置的真实运行速度差异越小，对应的相邻位置间隔之间的差异越能反映对应位置数据的异常。所以对所采集的所有位置进行运行状态的分析。
32.具体的，分析的具体过程为：首先将所有位置数据按照对应的真实运行速度从小到大的顺序进行排序。其中对于真实运行速度相同的位置按照时间顺序进行排序。
33.至此，通过上述过程获得按照运行速度顺序排序的运行速度位置序列。
34.更进一步需要说明的是，因为在机器人实际运行过程中，异常情况为少数情况，在大部分情况下，相邻的位置真实运行速度相似。所以在对真实运行速度相同的位置按照与上一个真实运行速度对应位置时刻间隔从小到大的顺序进行排序后，再按位置排列顺序进行第二次排序，从而使相邻位置尽可能地相邻排列。
35.具体的，对于原始位置序列的第i个位置，将位置在运行速度位置序列中对应的位置记为位置，获得位置前后相邻的n0个位置，后续利用位置与在运行速度位置序列中对应n0个位置的间隔的差异，获得第i个位置的异常程度；其中，本实施例以n0=4为例进行叙述，在其他实施例中，n0可根据具体实施情况而定，需要注意的是，n0为偶数。
36.进一步，第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的n0个位置的获取方法为：获取对应位置之前的n0/2个位置，获取对应位置之后的n0/2个位置，这些n0个位置记为对应位置前后相邻的n0个位置，并且这些n0个位置依自身位置在运行速度位置序列中的前后顺序进行排序；另外，当对应位置之前的位置或对应位置之后的位置不足n0/2个时，那么将对应位置之前的位置或对应位置之后的位置全都作为对应位置前后相邻的位置，直至满足n0个位置。
37.在本实施例中，获取一定数量的相邻的位置时，按上述过程操作，直至获得满足数量的位置。
38.根据原始位置序列第i个位置与在运行速度位置序列中对应的n0个位置的这些间隔的差异，确定第i个位置相邻位置的异常程度，即第一异常程度。
39.具体的，以第i个位置为当前位置，第i-1个位置为当前位置左相邻的位置，第i-1个位置与第i个位置所形成的间隔为当前位置左相邻间隔的第一异常程度表示为：其中表示原始位置序列中第i-1个位置左相邻间隔的第一异常程度；n0表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范围内的位置的数量；表示原始位置序列中第i-1个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应的位置前
后相邻的第t个位置即第一位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第t个位置最相邻的位置即第二位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i-1个位置的最小相邻间隔，记为第一间隔；表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第t个位置的最小相邻间隔，记为第二间隔；表示原始位置序列中第i-1个位置的最小相邻间隔和原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第t个位置的最小相邻间隔的差异，差异越大，则第i-1个位置异常程度越大；其中与第一位置的真实运行速度差异越小，二者与相邻位置间隔的差异对的异常程度的表现程度越高；且第一位置与第二位置运行速度差异越小，间隔越能反映位置特征，所以为权重。
40.进一步具体的，所述的原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第t个位置最相邻的位置的获取方法为：原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第t个位置，与其第t个位置前后相邻的两个位置的真实运行速度中，与第t个位置的真实运行速度的差值的绝对值最小的位置，记为原始位置序列中位置对应位置前后相邻的第t个位置的最相邻的位置，记为第二位置。其中，若第t个位置前后相邻的两个位置的真实运行速度与第t个位置的真实运行速度的差值的绝对值相等，则任意选取一个位置记为第二位置；若第t个位置是原始位置序列中的第一个位置，则第t+1个位置记为第二位置；若第t个位置是原始位置序列中的最后一个位置，则取第t-1个位置记为第二位置。
41.的获取方法为：原始位置序列中，与其第i-1个位置前后相邻的两个位置的真实运行速度中，与第i-1个位置的真实运行速度的差值的绝对值最小的位置和第i-1个位置所形成的位置间隔记为原始位置序列中第i-1个位置的最小相邻间隔，即第一间隔。其中，若第i-1个位置前后相邻的两个位置的真实运行速度与第i-1个位置的真实运行速度的差值的绝对值相等，则任意选取一个位置与第i-1个位置所形成的位置间隔记为原始位置序列中第i个位置的最小相邻间隔，即第一间隔；若第i-1个位置是原始位置序列中的第一个位置，则取第i-1个位置与第i个位置所构成的位置间隔记为原始位置序列中第i-1个位置的最小相邻间隔，即第一间隔；若第i-1个位置是原始位置序列中的最后一个位置，则取第i-1个位置与第i-2个位置所构成的位置间隔记为原始位置序列中第i-1个位
置的最小相邻间隔，即第一间隔。
42.同理，通过上述的获取方法可以获取；同理，通过上述的获取方法可以获取以第i个位置为当前位置，第i+1个位置为当前位置右相邻的位置，第i+1个位置与第i个位置所形成的间隔为当前位置右相邻间隔的第一异常程度。
43.可以理解的是，在i=1，第1个位置不存在左相邻的位置时，可以将第一个位置左相邻间隔的第一异常程度记为0，依此类推，在第i个位置为最后一个位置时，可以将对应的右相邻间隔的第一异常程度记为0。
44.至此，通过上述异常程度公式可以得到原始位置序列中所有位置相邻间隔的第一异常程度。
45.步骤s003：根据相对运行速度偏差得到第二异常程度；根据第二异常程度以及相邻位置得到第三异常程度；根据第一异常程度、第三异常程度得到最终异常程度。
46.需要说明的是，上述步骤s002主要针对不同运行速度的不同位置运行间隔判断原始位置序列中不同位置数据的异常程度。由于当前位置与前后相邻位置的之间的间隔受当前位置前后相邻位置异常程度的影响，所以在当前位置前后相邻的位置存在异常时，所对应的间隔则无法作为当前位置数据准确性的判断依据。
47.在对原始位置序列中所有的位置进行判断异常分析时，无法避免对应相邻位置异常对间隔的影响，为了减少相邻位置异常对间隔的影响，本实施例对原始位置序列中的每一个位置分别利用其前后两个间隔进行异常判断，同时分析相邻位置异常传递的影响，以确定不同的间隔分析对同一位置数据异常的不同表现。
48.1.获取第二异常程度。
49.需要说明的是，此时原始位置序列中每个位置前后相邻位置的异常是利用对应相对运行速度关系确定的，而每个位置的相对运行速度依据前后相邻的预设范围内n1个位置间隔大小和采样时间而来的，比如第i个位置依据第i-1到第i+1个位置之间的间隔大小，此时对于同一个位置可以利用位置间隔与对应采样时间的比值确定多个相对运行速度，所获得的多个相对运行速度的偏差反映真实运行速度对应位置的准确性。其中所对应相对运行速度偏差主要指多个相对运行速度之间的差异关系以及与plc所读取的第i个位置真实运行速度差异。
50.具体的，原始位置序列中每个位置的相对运行速度获取方法为：将每个位置前后相邻的预设范围内的n1个位置间隔与对应范围内采样时间的比值，计算结果记为每个位置的相对运行速度。
51.将原始位置序列中第i个位置前后相邻的两个位置，分别表示为和；本实施例以进行叙述，选择其前后相邻的第x个位置，将通过原始位置序列中的位置间隔和对应的时间差计算得到相对运行速度，改变x的数值大小得到多个对应的相对运行速度数据。
52.另外需要说明的是，原始位置序列中位置、位置各自前后相邻的位置中不包括。
53.进一步，所获得的相对运行速度与其他多个相对运行速度的差异反映其他多个相对运行速度对应位置的异常程度，即第二异常程度。
54.具体的，第二异常程度表示为：其中表示原始位置序列中与第i个位置前后相邻的第x个位置的第二异常程度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的相对运行速度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的真实运行速度；n1表示原始位置序列中与第i个位置前后相邻的预设范围内的位置数量，其中本实施例以n1=3为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中n1可根据具体实施情况而定；表示以原始位置序列中与第i个位置前后相邻的第k个位置为中心，在第k个位置前后相邻的第x个位置的相对运行速度；表示相对于其他n1个运行速度的偏差，其值越大，越不真实，所以对应位置的异常程度越大；表示与运行速度的差异，其值越大，越不真实，所以对应位置的异常程度越大。
55.至此，通过上述第二异常程度公式可以得到原始位置序列中每个位置在相邻数量n0内的每个相邻位置的第二异常程度。
56.2.获取第三异常程度。
57.需要说明的是，通过上述分析获得位置相对于其相邻的第x个位置相对运行速度关系所确定其第x个位置的第二异常程度。此时对于位置选择的与其相邻的n0个位置，通过利用真实运行速度关系得到位置的第三异常程度。而上述过程涉及位置与真实运行速度的关系，在计算相对运行速度时，会将与其关于所选择相邻位置对称位置之间机器人运行速度视为不变，造成对应相对运行速度本身不可信，从而影响相对运行速度之间的偏差对位置异常的影响。
58.所以在利用所选择多个相邻位置的相对运行速度偏差判断中，需要考虑所获得相对运行速度对应位置本身运行速度，即真实运行速度的变化，确定不同位置相对运行速度偏差对位置异常判断的影响。
59.具体的，以第i个位置为当前位置，第i-1个位置为当前位置左相邻的位置的第三
异常程度：其中表示原始位置序列中第i-1个位置的第三异常程度；no表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范围内的位置数量；表示原始位置序列中第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第x个位置，所包括的n1个真实运行速度对应位置区间运行速度变化关系对所表现的位置的第三异常程度的影响程度，记为第一影响程度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置关于的对称位置的真实运行速度；表示原始位置序列中与第i-1个位置前后相邻的第x个位置的第二异常程度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置以及其对称位置的真实运行速度差异，其值越大，则当前区间真实运行速度差异越大，当前区间所获得的第x个位置真实运行速度可信度越低，所以其真实运行速度偏差对位置的异常表现程度越小。表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的n0个位置对应真实运行速度关系所反映位置的第三异常程度。
60.同理，通过的获取方法，可以获取以第i个位置为当前位置，第i+1个位置为当前位置右相邻的位置的第三异常程度。
61.可以理解的是，在i=1，第1个位置不存在左相邻的位置时，可以将第一个位置左相邻间隔的第三异常程度记为0，依此类推，在第i个位置为最后一个位置时，可以将对应的右相邻间隔的第三异常程度记为0。
62.至此，通过第三异常公式可以得到原始位置序列中所有位置相邻位置的第三异常程度。
63.需要补充说明的是，上述第三异常公式中的原始位置序列中第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第x个位置，所包括的n1个真实运行速度对应位置区间运行速度变化关系对所表现的位置的第三异常程度的影响程度即。在n1个相对运行速度的多个对应位置中，距离第x个位置最大距离的位置关于第x个位置对称区
间，共包括个位置，除去第x个位置，则包括个位置。上述区间中相对运行速度变化越规律，利用区间所获得的相对运行速度越准确，其中相对运行速度变化的规律性主要表现为相对运行速度变化差异以及相对运行速度变化方向，即相邻位置相对运行速度差异越小，相对运行速度变化越规律，同时相对运行速度变化方向越一致。据此获得当前位置区间运行速度变化关系对所表现的位置异常程度的影响。
64.具体的，表示为：其中表示原始位置序列中第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第x个位置，所包括的n1个真实运行速度对应位置区间运行速度变化关系对所表现的位置的第三异常程度的影响程度，即第一影响程度；表示原始位置序列中第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第x个位置对应位置区间内个前后相邻位置的真实运行速度差值的绝对值的标准差，其值越大，区间相对运行速度变化越不规律；表示的速度变化关系；表示当前位置区间中第y个位置对应的真实运行速度；表示当前位置区间中第y+1个位置对应的真实运行速度；表示相邻位置的真实运行速度差值的绝对值，其值越大，当前区间运动越不规律；表示当前位置区间内个真实运行速度差值所反映运行速度变化规律性；表示原始位置序列中第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第x个位置，所包括的n1个真实运行速度对应位置区间运行速度变化关系对所表现的位置的第三异常程度的影响程度，其值越大，所表现的位置异常程度越真实。
65.其中表示的速度变化关系，具体表示为：将原始位置序列中每对前后相邻的位置记为第一相邻对；将每对第一相邻对中的第一个位置的真实运行速度减去第二个位置的真实运行速度，相减结果记为第一差值，统计原始位置序列中与每一个第一差值正负符号相同的第一相邻对的数量记为第一数量，分
别计算每对相邻对的第一数量与第一差值的比值，计算结果记为原始位置序列中每对相邻位置的速度变化关系。
66.至此，通过上述的计算公式可以得到原始位置序列中每个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的每个位置的第一影响程度。
67.至此，根据原始位置序列中每个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的每个位置的第一影响程度可以得到原始位置序列中所有位置相邻间隔的第三异常程度。
68.3.根据第一异常程度与第三异常程度得到最终异常程度。
69.需要说明的是，根据上述方法获取原始位置序列中第i个位置相邻的位置的第三异常程度，同理可以获取原始位置序列中第i个位置相邻的位置的第三异常程度。
70.确定机器人行驶过程中所采集第i个位置的最终异常程度，此时为了减少第i个位置对应间隔对其异常分析的影响，本实施例利用其相邻前后两个间隔，分别获得对应两个第一异常程度，，同时两个第一异常程度，受间隔对应相邻位置异常程度的影响，上述步骤分别确定对应相邻位置的第三异常程度，，此时结合上述分析，获得机器人在第i个位置数据的最终异常程度为：其中表示机器人在第i个位置数据的最终异常程度，即原始位置序列中第i个位置数据的最终异常程度；表示原始位置序列中第i个位置左相邻的位置的第三异常程度；表示原始位置序列中第i个位置左相邻间隔的第一异常程度；表示原始位置序列中第i个位置右相邻的位置的第三异常程度；表示原始位置序列中第i+1个右相邻间隔的第一异常程度。
71.另外需要说明的是，由于本实施例是利用当前位置相邻的间隔来得到当前位置的最终异常程度，所以若i为第一个位置时，相邻的间隔只有与第二个位置即第i+1个位置形成的间隔，最终异常程度；若i为最后一个位置时，相邻的间隔只有与倒数第二个位置形成的间隔最终异常程度。
72.至此，通过上述最终异常公式可以得到机器人在每个位置数据的最终异常程度，即原始位置序列中每个位置数据的最终异常程度。
73.步骤s004：根据最终异常程度对位置数据进行清洗。
74.需要说明的是，根据上述步骤s003得到plc所采集的机器人每一个位置数据的最终异常程度，此时首先将所有位置数据的最终异常程度进行归一化处理，具体采用最大最小值归一化法，输入原始的所有位置数据的最终异常程度，输出所有位置数据处理后的最终异常程度。
75.具体的，预设一个最终异常程度阈值，其中本实施例以pf=0.8为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中pf可根据具体实施情况而定。若当前位置数据处理后的最终异常程度大于最终异常程度阈值，则认为当前位置数据是异常位置数据；若当前位置数据处理后的最终异常程度小于或等于最终异常程度阈值，则认为当前位置数据是正常位置数据。
76.至此，通过上述方法可以得到所有的异常位置数据与正常位置数据。
77.在获得所有异常位置数据后，直接剔除，保留正常位置数据，用于机器人控制。
78.通过以上步骤，完成plc采集数据智能清洗。
79.本发明的另一个实施例提供了一种plc采集数据智能清洗系统，该系统包括存储器和处理器，处理器执行存储器存储的计算机程序，以实现上述的一种plc采集数据智能清洗方法。
80.基于与上述实施例中的方法相同的思想，本技术提供的plc采集数据智能清洗系统能够实现上述实施例的方法，为了便于说明，系统实施例的结构示意图中，仅仅示出了与本技术实施例相关的部分，本邻域技术人员可以理解，图示结构并不构成对该系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
81.本实施例根据相邻位置之间的间隔关系得到原始位置序列中位置的第一异常程度；根据相对运行速度偏差得到第二异常程度；根据第二异常程度以及相邻位置得到第三异常程度；根据第一异常程度、第二异常程度以及第三异常程度得到最终异常程度，从而避免直接引入理想区间速度不变，提高所对应相邻位置异常分析的准确性。
82.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种plc采集数据智能清洗方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：根据plc获取运行设备每个位置的位置数据和真实运行速度，获取所有位置数据组成的原始位置序列；将所有位置数据按照对应的真实运行速度从小到大的顺序进行排序得到位置序列记为运行速度位置序列；根据原始位置序列和运行速度位置序列得到第一间隔和第二间隔；根据第一间隔、第二间隔、运行速度位置序列以及真实运行速度得到原始位置序列中每个位置相邻间隔的第一异常程度；将原始位置序列中每个位置前后相邻的预设范围的位置间隔与对应范围内采样时间的比值，作为原始位置序列中每个位置数据的相对运行速度；根据原始位置序列中每个位置的相对运行速度得到原始位置序列中每个位置的第二异常程度；根据真实运行速度的速度变化比例得到原始位置序列中每对相邻位置的速度变化关系；根据速度变化关系得到原始位置序列中每个位置的第一影响程度；根据第一影响程度和第二异常程度得到原始位置序列中每个位置相邻位置的第三异常程度；根据第一异常程度和第三异常程度得到原始位置序列中每个位置数据的最终异常程度；根据最终异常程度对原始序列每个位置数据进行清洗。2.根据权利要求1所述一种plc采集数据智能清洗方法，其特征在于，所述第一间隔和第二间隔的获取方法如下：在原始位置序列中，与第i个位置前后相邻的两个位置的真实运行速度中，与第i个位置的真实运行速度的差值的绝对值最小的位置和第i个位置所形成的位置间隔，记为原始位置序列中第i个位置的最小相邻间隔，即第一间隔；其中，若第i个位置前后相邻的两个位置的真实运行速度与第i个位置的真实运行速度的差值的绝对值相等，则任意选取一个位置与第i个位置所形成的位置间隔记为原始位置序列中第i个位置的最小相邻间隔；若第i个位置是原始位置序列中的第一个位置，则取第i个位置与第i+1个位置所构成的位置间隔记为原始位置序列中第i个位置的最小相邻间隔；若第i个位置是原始位置序列中的最后一个位置，则取第i个位置与第i-1个位置所构成的位置间隔记为原始位置序列中第i个位置的最小相邻间隔；同理，在运行速度位置序列中获取第二间隔。3.根据权利要求1所述一种plc采集数据智能清洗方法，其特征在于，所述第一异常程度的获取方法如下：以第i个位置为当前位置，第i-1个位置为当前位置左相邻的位置，第i-1个位置与第i个位置所形成的间隔为当前位置左相邻间隔，左相邻间隔的第一异常程度：其中表示原始位置序列中第i个位置左相邻间隔的第一异常程度；n0表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范围
内的位置数量；表示原始位置序列中第i-1个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应的位置前后相邻的第t个位置即第一位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第t个位置最相邻的位置即第二位置的真实运行速度；表示第一间隔；表示第二间隔；以第i个位置为当前位置，第i+1个位置为当前位置右相邻的位置，第i+1个位置与第i个位置所形成的间隔为当前位置右相邻间隔，右相邻间隔的第一异常程度：其中表示原始位置序列中第i+1个右相邻间隔的第一异常程度；n0表示原始位置序列中第i+1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范围内的位置数量；表示原始位置序列中第i+1个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i+1个位置在运行速度位置序列中对应的位置前后相邻的第t个位置即第一位置的真实运行速度；表示原始位置序列中第i+1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第t个位置最相邻的位置即第二位置的真实运行速度；表示第一间隔；表示第二间隔；从而得到每个位置相邻间隔的第一异常程度。4.根据权利要求1所述一种plc采集数据智能清洗方法，其特征在于，所述第二异常程度的获取表达式如下：其中表示原始位置序列中与第i个位置前后相邻的第x个位置的第二异常程度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的相对运行速度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的真实运行速度；n1表示原始位置序列中与第i个位置前后相邻的预设范围内的位置数量；表示以原始位置序列中与第i个位置前后相邻的第k个位置为中心，在第k个位置前后相邻的第x个位置的相对运行速度。5.根据权利要求1所述一种plc采集数据智能清洗方法，其特征在于，所述原始位置序列中每对相邻位置的速度变化关系的获取方法如下：
将原始位置序列中每对前后相邻的位置记为第一相邻对；将每对第一相邻对中的第一个位置的真实运行速度减去第二个位置的真实运行速度，相减结果记为第一差值，统计原始位置序列中与每一个第一差值正负符号相同的第一相邻对的数量记为第一数量，分别计算每对相邻对的第一数量与第一差值的比值，计算结果记为原始位置序列中每对相邻位置的速度变化关系。6.根据权利要求1所述一种plc采集数据智能清洗方法，其特征在于，所述第一影响程度的获取表达式如下：其中表示原始位置序列中第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第x个位置的第一影响程度；表示原始位置序列中第i个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的第x个位置对应位置区间内个前后相邻位置的真实运行速度差值的绝对值的标准差，其值越大，区间相对运行速度变化越不规律；表示的速度变化关系；表示当前位置区间中第y个位置对应的真实运行速度；表示当前位置区间中第y+1个位置对应的真实运行速度。7.根据权利要求3所述一种plc采集数据智能清洗方法，其特征在于，所述第三异常程度的获取方法如下：以第i个位置为当前位置，第i-1个位置为当前位置的左相邻位置，左相邻位置的第三异常程度：其中表示原始位置序列中第i-1个位置的第三异常程度；no表示原始位置序列中第i-1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范围内的位置数量；表示第一影响程度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置关于的对称位置的真实运行速度；表示原始位置序列中与第i-1个位置前后相邻的第x个位置的第二异常程度；以第i个位置为当前位置，第i+1个位置为当前位置的右相邻位置，右相邻位置的第三异常程度：
其中表示原始位置序列中第i+1个位置的第三异常程度；no表示原始位置序列中第i+1个位置在运行速度位置序列中对应位置前后相邻的预设范围内的位置数量；表示第一影响程度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置的真实运行速度；表示原始位置序列中位置前后相邻的第x个位置关于的对称位置的真实运行速度；表示原始位置序列中与第i+1个位置前后相邻的第x个位置的第二异常程度；从而得到每个位置相邻位置的第三异常程度。8.根据权利要求7所述一种plc采集数据智能清洗方法，其特征在于，所述最终异常程度的获取方法如下：将原始位置序列中每个位置左相邻间隔的第一异常程度与将原始位置序列中每个位置左相邻位置的第三异常程度相乘，相乘结果记为第一相乘；将原始位置序列中每个位置右相邻间隔的第一异常程度与将原始位置序列中每个位置右相邻位置的第三异常程度相乘，相乘结果记为第二相乘；将第一相乘与第二相乘相加，相加结果记为原始位置序列中每个位置数据的最终异常程度。9.根据权利要求1所述一种plc采集数据智能清洗方法，其特征在于，所述根据最终异常程度对原始序列每个位置数据进行清洗的具体过程如下：预设一个最终异常程度阈值，若当前位置数据处理后的最终异常程度大于最终异常程度阈值，则认为当前位置数据是异常位置数据；若当前位置数据处理后的最终异常程度小于或等于最终异常程度阈值，则认为当前位置数据是正常位置数据。10.一种plc采集数据智能清洗系统，包括存储器和处理器，其特征在于，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现如权利要求1-9任一项所述的一种plc采集数据智能清洗方法。

技术总结
本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种PLC采集数据智能清洗方法及系统，包括：根据运行速度位置序列得到原始位置序列中每个位置的第一异常程度；相对运行速度偏差得到原始位置序列中每个位置的第二异常程度；根据速度变化关系得到原始位置序列中每个位置的第一影响程度；根据第一影响程度和第二异常程度得到原始位置序列中每个位置的第三异常程度；根据第一异常程度和第三异常程度得到原始位置序列中每个位置数据的最终异常程度；根据最终异常程度对原始序列每个位置数据进行清洗。本发明避免直接引入理想区间速度不变，提高所对应相邻位置异常分析的准确性，提高了数据清洗效率。效率。效率。


技术研发人员：陈帼鸾
受保护的技术使用者：佛山市星际云数字科技有限公司
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/7/12