一种基于数据分析的无线充电器传输效率优化方法及系统与流程

本发明涉及无线充电器优化，特别涉及一种基于数据分析的无线充电器传输效率优化方法及系统。

背景技术：

1、随着无线充电技术的发展和普及，无线充电器已成为电子设备充电的便捷选择。然而，无线充电器在传输能量的过程中面临着传输效率低、安全性监测缺失等问题，限制了其在实际应用中的广泛推广和应用。

2、传统的无线充电器优化方法主要基于经验和规则制定工作参数，难以全面考虑电磁辐射的复杂特征和动态变化。此外，缺乏对传输效率和安全性的实时监测与预警机制，使得无线充电器在实际使用中存在一定的安全隐患。

3、因此，需要一种基于数据分析的无线充电器传输效率优化方法及系统。本发明利用数据分析技术，对无线充电器在工作过程中的电磁辐射数据进行分析，评估传输损耗，优化工作参数，动态调整无线充电器的工作参数，使无线充电器能够在保证充电效率的情况下适配更多的电子设备，提高传输效率。同时，通过实时监测安全性并进行预警，保障充电过程的安全性和稳定性。

4、本发明针对传统无线充电器存在的问题，提出了一种基于数据分析的优化方法，能够有效地提高无线充电器的传输效率和安全性，具有较好的应用前景和市场潜力。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种基于数据分析的无线充电器传输效率优化方法及系统。

2、本发明第一方面提供了一种基于数据分析的无线充电器传输效率优化方法，包括：

3、获取预设时间段内无线充电器在工作过程中的发射端电磁辐射数据和接收端电磁辐射数据，所述电磁辐射数据包括电磁辐射的功率、辐射频率、辐射方向、辐射波形；

4、基于pca算法对所述发射端电磁辐射数据和接收端电磁辐射数据进行差距分析，得到差距数据；

5、根据所述差距数据对无线充电器在工作过程中的电磁辐射传输损耗进行评估，根据所述电磁辐射传输损耗计算无线充电器的电磁辐射传输效率；

6、根据所述电磁辐射传输效率对无线充电器在工作过程中的工作参数进行自适应优化，得到无线充电器的自适应优化方案；

7、根据所述自适应优化方案，对无线充电器的安全性进行实时监测，得到安全性监测结果，根据所述安全性监测结果进行安全性预警。

8、本方案中，所述获取预设时间段内无线充电器在工作过程中的发射端电磁辐射数据和接收端电磁辐射数据，所述电磁辐射数据包括电磁辐射的功率、辐射频率、辐射方向、辐射波形，具体为：

9、通过电磁辐射传感器获取预设时间段内无线充电器在对目标设备充电过程中电磁辐射发射端和接收端的电磁辐射的功率、辐射频率、辐射方向、辐射波形，得到发射端电磁辐射数据和接收端电磁辐射数据；

10、将所述发射端电磁辐射数据和接收端电磁辐射数据按照时间序列进行对齐操作；

11、对所述对齐操作后的电磁辐射数据进行数据清洗操作，所述数据清洗包括缺失值处理、异常值检测与处理、数据一致性检查。

12、本方案中，所述基于pca算法对所述发射端电磁辐射数据和接收端电磁辐射数据进行差距分析，得到差距数据，具体为：

13、引入pca算法，将发射端电磁辐射数据与接收端电磁辐射数据构建数据矩阵，得到发射端数据矩阵和接收端数据矩阵；

14、将所述发射端数据矩阵和接收端数据矩阵进行标准化处理，计算标准化后的数据矩阵的协方差矩阵；

15、对所述协方差矩阵进行特征分解，得到特征值和每个特征值对应的特征向量，根据特征值的大小对所述特征向量进行特征重要性评估，根据所述重要性对特征向量进行排序操作，选择重要性在前k个的特征向量作为主成分；

16、将选定的主成分作为列向量构成投影矩阵，将标准化处理后的发射端数据矩阵和接收端数据矩阵乘以所述投影矩阵，得到降维发射端电磁辐射数据和降维接收端电磁辐射数据；

17、根据降维发射端电磁辐射数据和降维接收端电磁辐射数据，计算每个发射端与接收端中每项电磁辐射数据的特征值差异、特征向量的夹角；

18、根据所述特征值差异和特征向量的夹角评估发射端电磁辐射数据和接收端电磁辐射数据的差距，得到差距数据。

19、本方案中，所述根据所述差距数据对无线充电器在充电过程中的电磁辐射传输电磁辐射损耗进行评估，根据所述电磁辐射损耗计算无线充电器的电磁辐射传输效率，具体为：

20、基于互联网技术获取电磁辐射数据中会对电磁辐射传输效率产生影响的电磁辐射数据项，根据电磁辐射数据提取电磁辐射数据项所对应的电磁辐射数据，得到电磁辐射传输效率影响数据；

21、将所述电磁辐射传输效率影响数据基于z-score标准化方法进行数据标准化处理，以获得相同量级的标准化影响数据；

22、基于信息熵权重法计算所述标准化影响数据的信息熵，根据所述信息熵确定每个电磁辐射数据对电磁辐射传输效率的影响权重，得到权重信息；

23、根据所述差距数据和权重信息计算无线充电器的电磁辐射传输效率，得到预设时间段内无线充电器的电磁辐射传输效率变化数据。

24、本方案中，所述根据所述电磁辐射传输效率对无线充电器在工作过程中的工作参数进行自适应优化，得到无线充电器的自适应优化方案，具体为：

25、将所述预设时间段内无线充电器的电磁辐射传输效率变化数据绘制为效率变化曲线图；

26、基于傅里叶变换方法将所述效率变化曲线图的时域信号转换为频域信号，对所述频域信号进行频谱分析，确定频域信号中不同频率上的能量分布情况；

27、根据所述能量分布情况和频域信号峰值进行统计，确定频域信号的频率成分，根据所述频率成分确定效率变化曲线图的周期性变化特征；

28、基于lstm算法构建电磁辐射传输效率变化预测模型，将所述周期性变化特征导入所述预测模型中进行学习训练，识别所述周期性变化特征的变化规律，将所述变化规律作为预测模型的预测基础；

29、获取无线充电器的当前工作时长和当前电磁辐射传输效率，将当前工作时长和当前电磁辐射传输效率导入预测模型中对未来预设时间段的电磁辐射传输效率进行预测，得到预测结果；

30、获取接收端设备的最优电磁辐射数据接收范围，计算所述预测结果与所述接收端设备的最优电磁辐射数据接收范围的电磁辐射差距，根据所述电磁辐射差距制定未来预设时间段无线充电器的工作参数自适应优化方案，根据所述工作参数自适应优化方案对未来预设时间段的无线充电器的工作参数进行自适应优化。

31、本方案中，所述根据所述自适应优化方案，对无线充电器的安全性进行实时监测，得到安全性监测结果，根据所述安全性监测结果进行安全性预警，具体为：

32、对实施所述自适应优化方案后的无线充电器进行实时监测，获取电磁辐射传输效率的实时变化数据；

33、根据所述实时变化数据计算无线充电器的电磁辐射损失率，获取电磁辐射损失率；

34、通过红外温度探测器获取无线充电器在工作过程中电磁辐射发射端和接收端的温度分布图像，根据所述电磁辐射损失率和温度分布图像进行分析，计算所损失的电磁辐射转化为热能的转化能效；

35、根据所述转化能效和预设时间段内温度分布图像的变化，评估发射端和接收端的散热性能；

36、建立发射端和接收端的热传导模型，将发射端和接收端进行物体表面划分，并将时间步长进行离散化操作，根据所述发射端和接收端的温度分布图像、散热性能确定发射端和接收端的温度边界条件，基于有限差分法对所述温度边界条件构建热传导方程组，基于所述热传导模型和热传导方程组对发射端和接收端的热传导进行模拟，得到热传导模拟模型；

37、实时根据所述电磁辐射损失率和热传导模拟模型预测发射端和接收端的温度分布变化；

38、根据所述温度分布变化对无线充电器在工作过程中的安全性进行监测，得到安全性监测结果，根据所述安全性监测结果进行安全性预警。

39、本发明第二方面还提供了一种基于数据分析的无线充电器传输效率优化系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括基于数据分析的无线充电器传输效率优化方法程序，所述基于数据分析的无线充电器传输效率优化方法程序被所述处理器执行时，实现如下步骤：

40、获取预设时间段内无线充电器在工作过程中的发射端电磁辐射数据和接收端电磁辐射数据，所述电磁辐射数据包括电磁辐射的功率、辐射频率、辐射方向、辐射波形；

41、基于pca算法对所述发射端电磁辐射数据和接收端电磁辐射数据进行差距分析，得到差距数据；

42、根据所述差距数据对无线充电器在工作过程中的电磁辐射传输损耗进行评估，根据所述电磁辐射传输损耗计算无线充电器的电磁辐射传输效率；

43、根据所述电磁辐射传输效率对无线充电器在工作过程中的工作参数进行自适应优化，得到无线充电器的自适应优化方案；

44、根据所述自适应优化方案，对无线充电器的安全性进行实时监测，得到安全性监测结果，根据所述安全性监测结果进行安全性预警。

45、本方案中，所述根据所述差距数据对无线充电器在充电过程中的电磁辐射传输电磁辐射损耗进行评估，根据所述电磁辐射损耗计算无线充电器的电磁辐射传输效率，具体为：

46、基于互联网技术获取电磁辐射数据中会对电磁辐射传输效率产生影响的电磁辐射数据项，根据电磁辐射数据提取电磁辐射数据项所对应的电磁辐射数据，得到电磁辐射传输效率影响数据；

47、将所述电磁辐射传输效率影响数据基于z-score标准化方法进行数据标准化处理，以获得相同量级的标准化影响数据；

48、基于信息熵权重法计算所述标准化影响数据的信息熵，根据所述信息熵确定每个电磁辐射数据对电磁辐射传输效率的影响权重，得到权重信息；

49、根据所述差距数据和权重信息计算无线充电器的电磁辐射传输效率，得到预设时间段内无线充电器的电磁辐射传输效率变化数据。

50、本方案中，所述根据所述电磁辐射传输效率对无线充电器在工作过程中的工作参数进行自适应优化，得到无线充电器的自适应优化方案，具体为：

51、将所述预设时间段内无线充电器的电磁辐射传输效率变化数据绘制为效率变化曲线图；

52、基于傅里叶变换方法将所述效率变化曲线图的时域信号转换为频域信号，对所述频域信号进行频谱分析，确定频域信号中不同频率上的能量分布情况；

53、根据所述能量分布情况和频域信号峰值进行统计，确定频域信号的频率成分，根据所述频率成分确定效率变化曲线图的周期性变化特征；

54、基于lstm算法构建电磁辐射传输效率变化预测模型，将所述周期性变化特征导入所述预测模型中进行学习训练，识别所述周期性变化特征的变化规律，将所述变化规律作为预测模型的预测基础；

55、获取无线充电器的当前工作时长和当前电磁辐射传输效率，将当前工作时长和当前电磁辐射传输效率导入预测模型中对未来预设时间段的电磁辐射传输效率进行预测，得到预测结果；

56、获取接收端设备的最优电磁辐射数据接收范围，计算所述预测结果与所述接收端设备的最优电磁辐射数据接收范围的电磁辐射差距，根据所述电磁辐射差距制定未来预设时间段无线充电器的工作参数自适应优化方案，根据所述工作参数自适应优化方案对未来预设时间段的无线充电器的工作参数进行自适应优化。

57、本方案中，所述根据所述自适应优化方案，对无线充电器的安全性进行实时监测，得到安全性监测结果，根据所述安全性监测结果进行安全性预警，具体为：

58、对实施所述自适应优化方案后的无线充电器进行实时监测，获取电磁辐射传输效率的实时变化数据；

59、根据所述实时变化数据计算无线充电器的电磁辐射损失率，获取电磁辐射损失率；

60、通过红外温度探测器获取无线充电器在工作过程中电磁辐射发射端和接收端的温度分布图像，根据所述电磁辐射损失率和温度分布图像进行分析，计算所损失的电磁辐射转化为热能的转化能效；

61、根据所述转化能效和预设时间段内温度分布图像的变化，评估发射端和接收端的散热性能；

62、建立发射端和接收端的热传导模型，将发射端和接收端进行物体表面划分，并将时间步长进行离散化操作，根据所述发射端和接收端的温度分布图像、散热性能确定发射端和接收端的温度边界条件，基于有限差分法对所述温度边界条件构建热传导方程组，基于所述热传导模型和热传导方程组对发射端和接收端的热传导进行模拟，得到热传导模拟模型；

63、实时根据所述电磁辐射损失率和热传导模拟模型预测发射端和接收端的温度分布变化；

64、根据所述温度分布变化对无线充电器在工作过程中的安全性进行监测，得到安全性监测结果，根据所述安全性监测结果进行安全性预警。

65、本发明公开了一种基于数据分析的无线充电器传输效率优化方法及系统，用于提高无线充电器的传输效率和安全性。首先，获取无线充电器在预设时间段内的发射端和接收端的电磁辐射数据；其次，利用pca算法对发射端和接收端的电磁辐射数据进行差距分析，得到差距数据；然后，根据差距数据评估传输损耗，计算传输效率；接着，根据传输效率优化工作参数，得到优化方案；最后，实时监测安全性并进行预警。本发明通过数据分析实现了对无线充电器传输效率的优化，提高了充电效率和安全性，具有重要的应用价值和市场前景。