本申请涉及数据建模领域，尤其涉及一种二元函数的数据建模方法及相关设备。
背景技术：
在工业生产、科学研究等领域，常常需要根据离散的稳态测量数据建立函数模型，以便更好地指导工业生产或认识客观规律。在许多情况下，待建立的模型是较简单的一元函数；但也有许多情况，由于存在2个影响因素，因此就需要建立二元函数模型。
当前的二元函数数据建模方法有二元函数插值法，但是当数据量比较大并且数据信噪比比较低时，该方法不仅计算量大而且精度不高，为了较好克服数据中噪声的影响，还可以采用曲面拟合方法进行二元函数数据建模。
然而在应对非线性函数关系时，不容易确定拟合函数的形式，降低了曲面拟合方法的通用性。
技术实现要素：
本申请实施例提供了一种二元函数的数据建模方法及相关设备，用于提高二元函数的数据建模方法的通用性。
本申请实施例提供的二元函数的数据建模方法，包括：
获取数据集合，所述数据集合包括第一数据、第二数据及第三数据，其中，所述第一数据及所述第二数据为自变量，所述第三数据为因变量，所述第一数据、所述第二数据及所述第三数据中的数据量均不少于两个；
从所述第一数据中选取目标数据；
基于所述目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以所述第二数据为自变量的一元函数；
通过插值法确定以所述第一数据及所述第二数据为自变量的二元函数。
可选地，从所述第一数据中选取目标数据包括：
根据所述第一数据中的数据点数目、所述第一数据中数据点的分布情况和/或所述第一数据所对应的第二数据的覆盖范围选取所述目标数据。
可选地，基于所述目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以所述第二数据为自变量的一元函数包括：
确定所述第二数据中与所述目标数据对应的第四数据及所述第三数据中与所述目标数据对应的第五数据；
通过分段直线拟合的方法确定所述第四数据与所述第五数据之间的一元函数。
可选地，通过插值法确定以所述第一数据及所述第二数据为自变量的二元函数之后，所述方法还包括：
将所述第一数据及所述第二数据带入所述二元函数计算得到第六数据。
可选地，将所述第一数据及所述第二数据带入所述二元函数计算得到第六数据之后，所述方法还包括：
计算所述第三数据与所述第六数据的误差。
本申请实施例提供的二元函数的数据建模装置，包括：
获取单元，用于获取数据集合，所述数据集合包括第一数据、第二数据及第三数据，其中，所述第一数据及所述第二数据为自变量，所述第三数据为因变量，所述第一数据、所述第二数据及所述第三数据中的数据量均不少于两个；
选取单元，用于从所述第一数据中选取目标数据；
第一确定单元，用于基于所述目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以所述第二数据为自变量的一元函数；
第二确定单元，用于通过插值法确定以所述第一数据及所述第二数据为自变量的二元函数。
可选地，所述选取单元，具体用于根据所述第一数据中的数据点数目、所述第一数据中数据点的分布情况和/或所述第一数据所对应的第二数据的覆盖范围选取所述目标数据。
可选地，第一确定单元包括：
第一确定模块，用于确定所述第二数据中与所述目标数据对应的第四数据及所述第三数据中与所述目标数据对应的第五数据；
第二确定模块，用于通过分段直线拟合的方法确定所述第四数据与所述第五数据之间的一元函数。
可选地，所述数据建模装置还包括：
第一计算单元，用于将所述第一数据及所述第二数据带入所述二元函数计算得到第六数据。
可选地，所述数据建模装置还包括：
第二计算单元，用于计算所述第三数据与所述第六数据的误差。
本申请实施例提供的二元函数的数据建模装置，包括：
处理器、存储器、总线以及输入输出接口；
所述存储器中存储有程序代码；
所述处理器调用所述存储器中的程序代码时执行如下操作：
获取数据集合，所述数据集合包括第一数据、第二数据及第三数据，其中，所述第一数据及所述第二数据为自变量，所述第三数据为因变量，所述第一数据、所述第二数据及所述第三数据中的数据量均不少于两个；
从所述第一数据中选取目标数据；
基于所述目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以所述第二数据为自变量的一元函数；
通过插值法确定以所述第一数据及所述第二数据为自变量的二元函数。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例中，获取数据集合，所述数据集合包括第一数据、第二数据及第三数据，其中，所述第一数据及所述第二数据为自变量，所述第三数据为因变量，从所述第一数据中选取目标数据，之后，基于所述目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以所述第二数据为自变量的一元函数，进一步，通过插值法确定以所述第一数据及所述第二数据为自变量的二元函数，可以看出，只要能获取到包括第一数据、第二数据及第三数据的数据集合，进而根据分段直线拟合及插值法的结合即可完成二元函数的数据建模，提高了二元函数的数据建模方法的通用性。
附图说明
图1为本申请实施例中二元函数的数据建模方法一个实施例示意图；
图2为基于目标数据进行分段直线拟合的示意图；
图3为进行线性插值的示意图；
图4为本申请实施例中二元函数的数据建模装置一个实施例示意图；
图5为本申请实施例中二元函数的数据建模装置另一实施例示意图；
图6为本申请实施例中二元函数的数据建模装置结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种二元函数的数据建模方法及相关设备，用于提高二元函数的数据建模方法的通用性。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例具体可以应用于计算火力发电机机组负荷的场景中，汽门开度和主蒸汽压力是影响机组负荷的2个因素，即机组负荷会随着汽门开度和主蒸汽压力的变化而变化，为了便于实时掌控机组负荷的情况，需要建立关于汽门开度、主蒸汽压力及机组负荷的二元函数，可以理解的是，在该二元函数中，汽门开度和主蒸汽压力为自变量，机组负荷为因变量。
需要说明的是，在本申请实施例中，第一数据表示主蒸汽压力，设为z；第二数据表示汽门开度，设为x；第三数据表示机组负荷，设为y；具体地，该二元函数模型表示为y＝f(x,z)。
请参阅图1，本申请实施例中二元函数的数据建模方法的一个实施例包括：
101、获取数据集合，数据集合中包括第一数据、第二数据及第三数据。
本申请实施例中，获取包括第一数据、第二数据及第三数据的数据集合，具体地，该数据集合可以是对采集到的原始数据进行统计及排列处理得到的稳态数据集，其中，第一数据及第二数据为自变量，第三数据为因变量，并且第一数据、第二数据及第三数据中的数据量均不少于2个，例如，稳态数据集记为d＝{x,y,z}。可以根据d中z的不同取值将d划分为m个稳态数据集dk,其中，k＝1～m，m表示d中不同的z的数量，dk中的第二数据x已按由小到大的顺序排列。可以理解的是，m的取值以及每个z所对应的x、y的数量都以实际应用为准，此处不做限定。
需要说明的是，对采集到的原始数据进行统计及排列处理可以滤除部分数据噪声，降低了获取到数据的偏差。
102、从第一数据中选取目标数据。
本申请实施例中，从获取到的第一数据中选取一定数量的目标数据，具体地，目标数据根据第一数据取值的分布情况、第一数据任一取值所对应的数据点数目及分布情况选取。其中，目标数据在所述第一数据中的分布要尽量均匀，目标数据任一取值所对应的数据点数目要尽量多且分布均匀，目标数据任一取值所对应的第二数据覆盖范围要尽量宽。在本申请实施例中，综合考虑上述三条选取原则，可以确定目标数据为{14.8,16.5,17.9,18.6,20.2,21.8,23.7,24.4}。目标数据的合理选择可以使得建立的二元函数模型更精确、适用范围更广。
103、基于目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以第二数据为自变量的一元函数。
本申请实施例中，从第一数据中选取出了目标数据后，可以基于目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以第二数据为自变量的一元函数，具体地，以目标数据为定量，确定第二数据中与目标数据对应的第四数据以及第三数据中与目标数据对应的第五数据，之后，通过分段直线拟合的方法确定第四数据与第五数据之间的一元函数，也就是，以x为自变量，y为因变量的一元函数。
其中，x与y的分段节点取值可以如下表1所示，目标数据即为表1中第一列中z的取值，每个z的取值对应的x即为第四数据，每个z的取值对应的y即为第五数据。
图2为基于目标数据进行分段直线拟合的示意图，其中，z对应取值范围为14至24的坐标，x对应取值范围为65至95的坐标，y对应取值范围为250至650的坐标。
需要说明的是，分段数越多，即x的取值越多，分段直线模型的精度也越高。
表1
104、通过插值法确定以第一数据及第二数据为自变量的二元函数。
本申请实施例中，通过插值法确定以第一数据及第二数据为自变量的二元函数，具体可以参考图3，在x取值为85的条件下，z的取值范围为23至25，对应的y的取值范围为510至560，其中，z的取值23.7及24.4为目标数据中的2个插值节点，分别对应有确定的y取值，所以，不同x的取值条件下，在z的变化方向上通过插值法即可计算得到y的值，也就是将第一数据及第二数据带入二元函数计算得到第六数据。
其中，计算结果可以如下表2所示，表2中第三行表示根据二元函数计算得到的y的计算结果，即第六数据，第四行表示采集到的y的实际数据，即第三数据，之后，可以通过计算第三数据与第六数据之间的误差来校验该二元函数的精确度，可以理解的是，该二元函数的精度可以通过改变插值节点的数量进行调整。
可以理解的是，在实际运用中，将相应算法做成软件，通过交互的方式可十分方便地完成二元函数建模过程，并自动生成二元函数计算程序。
需要说明的是，该插值法可以是拉格朗日插值法，也可以是牛顿插值法或埃尔米特插值法等其他的插值法，具体此处不做限定，可以根据对二元函数精度的不同要求选择不同的插值法，提高了本方案的灵活性。
表2
本申请实施例中，获取数据集合，所述数据集合包括第一数据、第二数据及第三数据，其中，所述第一数据及所述第二数据为自变量，所述第三数据为因变量，从所述第一数据中选取目标数据，之后，基于所述目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以所述第二数据为自变量的一元函数，进一步，通过插值法确定以所述第一数据及所述第二数据为自变量的二元函数，可以看出，只要能获取到包括第一数据、第二数据及第三数据的数据集合，进而根据分段直线拟合及插值法的结合即可完成二元函数的数据建模，提高了二元函数的数据建模方法的通用性。
上面对本申请实施例中二元函数的数据建模方法进行了描述，下面对本申请实施例中二元函数的数据建模装置进行描述：
请参阅图4，本申请实施例中二元函数的数据建模装置的一个实施例包括：
获取单元401、用于获取数据集合，所述数据集合包括第一数据、第二数据及第三数据，其中，所述第一数据及所述第二数据为自变量，所述第三数据为因变量，所述第一数据、所述第二数据及所述第三数据中的数据量均不少于两个；
选取单元402、用于从所述第一数据中选取目标数据；
第一确定单元403、用于基于所述目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以所述第二数据为自变量的一元函数；
第二确定单元404、用于通过插值法确定以所述第一数据及所述第二数据为自变量的二元函数。
本申请实施例中，获取单元401获取数据集合，所述数据集合包括第一数据、第二数据及第三数据，其中，所述第一数据及所述第二数据为自变量，所述第三数据为因变量，选取单元402从所述第一数据中选取目标数据，之后，第一确定单元403基于所述目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以所述第二数据为自变量的一元函数，进一步，第二确定单元404通过插值法确定以所述第一数据及所述第二数据为自变量的二元函数，可以看出，只要能获取到包括第一数据、第二数据及第三数据的数据集合，进而根据分段直线拟合及插值法的结合即可完成二元函数的数据建模，提高了二元函数的数据建模方法的通用性。
为便于理解，下面对本申请实施例中的二元函数的数据建模装置进行详细介绍，请参阅图5，本申请实施例中二元函数的数据建模装置的另一个实施例包括：
获取单元501、用于获取数据集合，所述数据集合包括第一数据、第二数据及第三数据，其中，所述第一数据及所述第二数据为自变量，所述第三数据为因变量，所述第一数据、所述第二数据及所述第三数据中的数据量均不少于两个；
选取单元502、用于从所述第一数据中选取目标数据；
第一确定单元503、用于基于所述目标数据并通过分段直线拟合的方法确定以所述第二数据为自变量的一元函数；
第二确定单元504、用于通过插值法确定以所述第一数据及所述第二数据为自变量的二元函数。
可选地，选取单元502可以具体用于根据所述第一数据中的数据点数目、所述第一数据中数据点的分布情况和/或所述第一数据所对应的第二数据的覆盖范围选取所述目标数据。
可选地，第一确定单元503进一步包括：
第一确定模块5031、用于确定所述第二数据中与所述目标数据对应的第四数据及所述第三数据中与所述目标数据对应的第五数据；
第二确定模块5032、用于通过分段直线拟合的方法确定所述第四数据与所述第五数据之间的一元函数。
可选地，所述数据建模装置还包括：
第一计算单元505、用于将所述第一数据及所述第二数据带入所述二元函数计算得到第六数据。
第二计算单元506、用于计算所述第三数据与所述第六数据的误差。
上面从模块化功能实体的角度对本申请实施例中二元函数的数据建模装置进行描述，下面从硬件处理的角度对本申请实施例中二元函数的数据建模装置进行描述，请参阅图6，本申请实施例中二元函数的数据建模装置另一实施例包括：
处理器601和存储器602，上述获取单元、选取单元、第一确定单元和第二确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器601中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来对用户数据进行更新。
存储器602可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。
本申请实施例提供了一种二元函数的数据建模装置，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行如图1所示实施例中的具体操作。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。