感测数据分析系统及方法
【专利摘要】本发明公开一种感测数据分析系统及方法。根据本发明的一实施例的感测数据分析系统包括：数据提取单元，从设置于特定区域或者装置的多个传感器提取感测数据；基准信号生成单元，基于所述感测数据生成针对所述多个传感器中的每个的基准信号；以及传感器检测单元，利用所述感测数据以及所述基准信号，检测出与所述特定区域或者装置的状态存在相关关系的一个以上传感器。
【专利说明】感测数据分析系统及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明的实施例涉及一种用于分析自传感器输出的数据的技术。
【背景技术】
[0002]随着传感器以及与此相关的技术的发展，在多种领域中广泛利用各种传感器。例 如，对于建筑管理系统（BMS;Building Management System)来说，在建筑物整体或者建筑 物内部的特定区域可布置温度传感器、湿度传感器、压力传感器等，根据自布置的传感器接 收的检测值来确认建筑物的状态，或者据此采取必要的措施。并且，于升降机、桥梁等的结 构物和汽车、船舶、飞机等的装置的内部也布置各种类型的传感器，从而根据检测值能够容 易掌握该装置是否异常以及异常发生位置。
[0003]但是，现有的感测数据分析系统仅构成为，单纯地根据自传感器输出的数据是否 符合已设定的基准来显示该装置或者区域是否异常，而难以掌握影响具备传感器的装置或 者区域的状态的传感器。
【发明内容】
[0004] 本发明的实施例在于提供一种通过分析自设置在特定区域或者装置的传感器输 出的数据，据此能够准确地掌握与所述特定区域或者装置的状态相关的传感器的感测数据 分析手段。
[0005] 根据本发明的一实施例的感测数据分析系统包括：数据提取单元，从设置于特定 区域或者装置的多个传感器中的每个传感器提取感测数据；基准信号生成单元，基于所述 感测数据生成针对所述多个传感器中的每个传感器的基准信号；以及传感器检测单元，利 用所述感测数据以及所述基准信号，检测出所述多个传感器中与所述特定区域或者装置的 状态存在相关关系的一个以上传感器。
[0006] 根据本发明的一实施例的感测数据分析方法包括以下步骤：由数据提取单元从设 置于特定区域或者装置的多个传感器中的每个传感器提取感测数据；由基准信号生成单元 基于所述感测数据生成针对所述多个传感器中的每个传感器的基准信号；以及由传感器检 测单元利用所述感测数据以及所述基准信号，检测出所述多个传感器中与所述特定区域或 者装置的状态存在相关关系的一个以上传感器。
[0007] 另外，根据本发明的一实施例的装置，包括一个以上处理器、存储器以及一个以上 程序，并且构成为所述一个以上程序被存储于所述存储器且通过所述一个以上的处理器来 执行，该程序包括用于执行以下过程的指令：从设置在特定区域或者装置的多个传感器中 的每个传感器提取感测数据；从所述感测数据生成对所述多个传感器中的每个传感器的基 准信号；以及利用所述感测数据以及所述基准信号，检测出所述多个传感器中与所述特定 区域或者装置的状态存在相关关系的一个以上的传感器。
[0008] 根据本发明的实施例，通过对设置在特定区域或者装置的传感器所输出的数据进 行分析，可以准确地掌握与所述特定区域或者装置的状态相关的传感器。 【0008】并且，通过对具备庞大的容量的感测数据的预处理过程来归纳感测数据，从而 具有减小数据的容量，同时能够有效地去除在检测过程中发生的噪声的优点。据此，可以保 留数据的时间序列特性的同时，还可以有效地分析感测数据。
【专利附图】
【附图说明】 图1是用于说明根据本发明的一实施例的感测数据分析系统100的框图。 图2是用于说明根据本发明的一实施例的感测数据分析方法200的流程图。 主要符号说明： 100 :感测数据分析系统 102 :数据提取单元 104 :基准信号生成单元 106 :预处理单元 108 :传感器检测单兀
【具体实施方式】
[0011] 以下，参照附图来说明本发明的【具体实施方式】。但是，这些仅仅是一种示例，本发 明不限于此。
[0012] 在说明本发明时，若判断为对与本发明相关的公知技术的具体说明影响本发明的 主旨，则省略对其详细的说明。并且，后述的用语为考虑到在本发明的功能而定义的用语， 其可根据使用者、运营商的意图或者惯例而不同。因此，此定义应该根据本说明书整体的内 容来解释。
[0013] 本发明的技术思想由权利要求书确定，以下的实施例仅仅是向本发明所属的技术 领域中具备通常知识的技术人员有效地说明本发明的技术思想的一种手段而已。
[0014] 图1是用于说明根据本发明的一实施例的感测数据分析系统100的框图。在本发 明的实施例中，感测数据分析系统100将自设置在特定区域或者装置的一个以上传感器输 出的感测数据与该区域或者装置的状态信息关联而进行分析，用以掌握影响所述区域或者 装置的状态的因素。
[0015] 在本发明的示例性实施例中，感测数据分析系统100将自设置在升降机或者大型 发电机等的结构物的温度传感器、压力传感器等各种传感器输出的感测数据和所述结构物 的状态信息(例如，正常状态或者异常状态等）关联起来而进行分析，从而可识别出与结构 物的发生异常关联较大的嫌疑因素为哪个。例如，假设特定区域的温度传感器为预定值以 上时，该结构物所发生过异常的例子较多，则管理者可根据感测数据分析系统100的分析 结果，判断出结构物内的该温度传感器正在感测的区域与结构物的异常关联较大。
[0016] 此外，感测数据分析系统100可基于从配备于特定建筑物、建筑物内部特定区域 或者车辆、船舶等各种装置的传感器接收的感测数据，探测出与该建筑物、区域或者装置的 状态关联性较高的传感器。s卩，本发明的实施例不限于传感器正在感测的特定的对象。
[0017] 如图所示，根据本发明的一实施例的感测数据分析系统100包括数据提取单元 102、基准信号生成单元104、预处理单元106以及传感器检测单元108。
[0018] 数据提取单元102自设置于特定区域或者装置等的多个传感器获取感测数据。基 准信号生成单元104自从数据提取单元1〇2获取的所述感测数据，生成针对所述多个传感 器中的每个传感器的基准信号（Reference Signal)。预处理单元106执行用于减小所述感 测数据与所述基准信号的容量以及去除噪声的预处理。并且，传感器检测单元108计算被 预处理的所述感测数据和所述基准信号之间的距离，利用计算出的所述距离检测出与所述 区域或者装置的状态存在相关关系的一个以上传感器。
[0019]以下，详细说明如上构成的感测数据分析系统1〇〇的各个构成要素。
[0020] 提取数据
[0021] 数据提取单元102自分析对象的特定区域或者装置提取原始数据（Raw Data),并 且将其处理为能够分析的形式。首先，数据提取单元102自设置在特定区域或者装置的多 个传感器获取感测数据。
[0022] 此时，所述传感器用于感测构成所述区域或者装置的各个要素的变化，例如，可以 是以预定间距设置在建筑物内部的特定区域内的温度传感器或压力传感器等。即，此时，所 述温度传感器或者压力传感器可构成为，感测所述区域的每个时间段的温度变化或者压力 变化。数据提取单元102自这样的传感器提取从所述区域或者装置感测到的感测数据。 [0023] 并且，数据提取单元102可获取所述区域或者装置的状态信息(例如，该区域或者 装置的异常发生与否信息)，并使其和所述感测数据产生关联而进行存储。即，数据提取单 元1〇 2将由设置在特定区域或者装置内的各个传感器的感测数据与所述区域或者装置的 状态信息关联起来而进行存储，从而在后续的数据分析过程中能够跟踪根据感测数据的变 化的状态变化。
[0024] 另外，因传感器的误操作、感测错误、数据收集错误等各种原因，由数据提取单元 102提取的感测数据中可能存在缺失值。因此，数据提取单元102构成为，考虑所述感测数 据中的缺失值的数量来补正或者筛选所述感测数据。
[0025] 例如，当从特定传感器提取的感测数据中的缺失值的数量超过设定的基准值时， 数据提取单元102可去除从所述特定传感器提取的感测数据，从而在后续的分析中排除该 传感器的感测值。并且，数据提取单元102可构成为，当与所述特定区域或者装置相关的感 测数据中的缺失值超过设定的基准值时，去除与所述特定区域或者装置相关的所有感测数 据。例如，在作为分析对象的特定装置被判断为处于异常状态的区间内所收集的感测数据 中，缺失值的数量多于基准值时，数据提取单元102可去除在该区间内收集的所有感测数 据，以在后续的分析中排除该区间。S卩，在本发明的实施例中，当感测数据中的缺失值过多 时，在分析中排除相关的所有感测数据，以最小化在分析结果中发生错误的可能性。
[0026] 另外，虽然感测数据中存在缺失值，但是当该缺失值的数量未超过设定的基准值 时，数据提取单元102可利用前后的感测数据来补正缺失值。例如，数据提取单元102可利 用如下的数学式1来补正缺失值。
[0027] 数学式1
【权利要求】
I. 一种感测数据分析系统，其中，包括： 数据提取单元，从设置于特定区域或者装置的多个传感器中的每个传感器提取感测数 据； 基准信号生成单元，基于所述感测数据生成针对所述多个传感器中的每个传感器的基 准信号；以及 传感器检测单元，利用所述感测数据以及所述基准信号，检测出所述多个传感器中与 所述特定区域或者装置的状态存在相关关系的一个以上传感器。
2·根据权利要求1所述的感测数据分析系统，其中，所述数据提取单元考虑所述感测 数据的缺失值的数量，补正或者筛选所述感测数据。
3. 根据权利要求2所述的感测数据分析系统，其中，当从所述多个传感器中的特定传 感器提取的感测数据的缺失值的数量超过设定的基准值时，所述数据提取单元去除从所述 特定传感器提取的感测数据。
4. 根据权利要求2所述的感测数据分析系统，其中，当与特定状态相关的感测数据的 缺失值超过设定的基准值时，所述数据提取单元去除与所述特定状态相关的感测数据。
5. 根据权利要求1所述的感测数据分析系统，其中，所述传感器检测单元计算所述感 测数据和所述基准信号之间的距离，利用计算出的所述距离检测出所述多个传感器中与所 述特定区域或者装置的状态存在相关关系的一个以上传感器。
6·根据权利要求1所述的感测数据分析系统，其中，还包括预处理单元，该预处理单元 执行包括针对所述感测数据以及所述基准信号的压缩、归一化或者符号化中的至少一个的 预处理。
7. 根据权利要求6所述的感测数据分析系统，其中，所述预处理单元按照多个时间区 间分割所述感测数据，计算被分割而成的每个所述时间区间的所述感测数据的代表值，用 以压缩所述感测数据。
8. 根据权利要求7所述的感测数据分析系统，其中，所述代表值为被分割而成的每个 所述时间区间的感测数据的平均值或者中间值中的一个。
9. 根据权利要求7所述的感测数据分析系统，其中，所述基准信号生成单元对每个所 述传感器，利用所述特定区域或者装置的状态信息，将被压缩的所述感测数据分类为正常 组以及不良组中的一种， 对每个所述时间区间，计算属于所述正常组的感测数据的平均值或者中间值中的某一 个，从而生成所述基准信号。
10. 根据权利要求9所述的感测数据分析系统，其中，所述基准信号生成单元在生成所 述基准信号之前从所述正常组去除异常值。 II. 根据权利要求10所述的感测数据分析系统，其中，所述异常值为数据开始时刻或 者数据结束时刻中的至少一个不在已设定的正常范围的感测数据。
12.根据权利要求11所述的感测数据分析系统，其中，所述正常范围利用包含在所述 正常组的感测数据的数据开始时刻或者数据结束时刻的平均值或者标准偏差中的一个以 上来计算。 I3·根据权利要求6所述的感测数据分析系统，其中，所述预处理单元为，利用所述基 准信号的平均以及分散来归一化被压缩的所述感测数据，并且根据己设定的感测值范围， 将被归一化的所述感测数据的感测值以及所述基准信号转换为多个符号。
14. 根据权利要求13所述的感测数据分析系统，其中，所述传感器检测单元利用被符 号化的所述感测数据、所述基准信号以及所述特定区域或者装置的状态信息，生成距离表， 并且将分类和回归树算法应用到所述距离表用以生成决策树。
15. 根据权利要求14所述的感测数据分析系统，其中，所述传感器检测单元将基尼系 数为设定的值以上的传感器检测为与所述特定区域或者装置的状态存在相关关系的传感 器，该基尼系数为应用所述分类和回归树算法的结果而导出的系数。
16. -种感测数据分析方法，其中，包括以下步骤： 由数据提取单元从设置于特定区域或者装置的多个传感器中的每个传感器提取感测 数据； 由基准信号生成单元基于所述感测数据生成针对所述多个传感器中的每个传感器的 基准信号；以及 由传感器检测单元利用所述感测数据以及所述基准信号，检测出所述多个传感器中与 所述特定区域或者装置的状态存在相关关系的一个以上传感器。
17. 根据权利要求16所述的感测数据分析方法，其中，所述提取感测数据的步骤还包 括步骤：考虑所述感测数据的缺失值的数量来补正或者筛选所述感测数据。 I8·根据权利要求17所述的感测数据分析方法，其中，所述补正或者筛选感测数据的 步骤构成为，当从所述多个传感器中的特定传感器提取的感测数据的缺失值的数量超过设 定的基准值时，去除从所述特定传感器提取的感测数据。 I9·根据权利要求Π 所述的感测数据分析方法，其中，所述补正或者筛选感测数据的 步骤为，当与特定状态相关的感测数据的缺失值超过设定的基准值时，去除与所述特定状 态相关的感测数据。
20. 根据权利要求16所述的感测数据分析方法，其中，所述检测传感器的步骤中，计算 所述感测数据和所述基准信号之间的距离，利用被计算的所述距离检测出所述多个传感器 中与所述特定区域或者装置的状态存在相关关系的一个以上传感器。
21. 根据权利要求16所述的感测数据分析方法,其中， 在执行所述提取感测数据的步骤之后以及执行生成所述基准信号的步骤之前，还包括 在预处理单元压缩被提取的所述感测数据的步骤。
22. 根据权利要求21所述的感测数据分析方法，其中，压缩所述感测数据的步骤还包 括步骤： 按照多个时间区间分割所述感测数据；以及 计算被分割而成的每个所述时间区间的所述感测数据的代表值。
23. 根据权利要求22所述的感测数据分析方法，其中，所述代表值为被分割而成的每 个所述时间区间的感测数据的平均值或者中间值中的一个。
24. 根据权利要求21所述的感测数据分析方法，其中，生成所述各个传感器的基准信 号的步骤包括： 对每个所述传感器，利用所述特定区域或者装置的状态信息，将被压缩的所述感测数 据分类为正常组以及不良组中的一种；以及 对每个所述时间区间，计算属于所述正常组的感测数据的平均值或者中间值中的某一 个。
25.根据权利要求24所述的感测数据分析方法，其中，所述将被压缩的感测数据分类 为正常组以及不良组中的一种的步骤还包括从所述正常组去除异常值的步骤。
26·根据权利要求25所述的感测数据分析方法，其中，所述异常值为数据开始时刻或 者数据结束时刻中的至少一个不在已设定的正常范围的感测数据。
27. 根据权利要求26所述的感测数据分析方法，其中，所述正常范围利用包含在所述 正常组的感测数据的数据开始时刻或者数据结束时刻的平均值或者标准偏差中的一个以 上来计算。
28. 根据权利要求21所述的感测数据分析方法，其中， 在执行检测所述一个以上传感器的步骤之前还包括步骤： 在所述预处理单元中，利用所述基准信号的平均以及分散来归一化被压缩的所述感测 数据；以及 在所述预处理单元中，根据已设定的感测值范围，将被归一化的所述感测数据的感测 值以及所述基准信号转换为多个符号。
29. 根据权利要求28所述的感测数据分析方法，其中， 检测所述一个以上的传感器的步骤包括： 利用被符号化的所述感测数据、所述基准信号以及所述特定区域或者装置的状态信 息，生成距离表；以及 将分类和回归树算法应用到所述距离表。
30·根据权利要求29所述的感测数据分析方法，其中， 检测所述至少一个传感器的步骤为，将基尼系数为设定的值以上的传感器检测为与所 述特定区域或者装置的状态存在相关关系的传感器，该基尼系数为应用所述分类和回归树 算法的结果而导出的系数。
31. -种装置，作为包括一个以上处理器、存储器以及一个以上程序的装置，并且构成 为所述一个以上程序被存储于所述存储器并且通过所述一个以上的处理器来执行， 该程序包括指令，该指令用于执行以下过程： 从设置在特定区域或者装置的多个传感器中的每个传感器提取感测数据； 从所述感测数据生成对所述多个传感器中的每个传感器的基准信号；以及 利用所述感测数据以及所述基准信号，检测出所述多个传感器中与所述特定区域或者 装置的状态存在相关关系的一个以上的传感器。
【文档编号】G05B19/418GK104216350SQ201310384887
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】申启荣 申请人:三星Sds株式会社