CN108345953B - 温度预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种温度预测方法及装置。温度预测方法包括：根据被测对象在当前时刻的采样温度和预先拟合出的温度‑时间变化关系，计算当前时刻的拟合温度；利用温度‑时间变化关系对应的误差补偿关系，补偿当前时刻的拟合温度，以获得补偿后温度；根据补偿后温度和采样温度，预测被测对象的稳定温度。本申请实施例有利于降低稳定温度预测过程中的计算量，减轻处理器的运算压力以及功耗，并且可以更加准确地预测稳定温度。

Description

温度预测方法及装置

技术领域

本申请涉及温度测量技术领域，尤其涉及一种温度预测方法及装置。

背景技术

温度测量是指使用测温设备对物体的温度进行定量的测量。测温设备对物体进行温度测量的过程，实际为测温设备与被测物体之间热传递的过程，其热传递的快慢与两者之间的温差大小有关。当测温设备的温度接近被测物体的稳定温度时，其热传递速度会变慢，导致测温设备无法快速显示被测物体的稳定温度。

现有的方案是，在对被测物体进行温度采样的同时，对测采样温度和采样时间进行曲线拟合，以预测被测物体的稳定温度，以尽快获得被测物体的稳定温度。

发明内容

本申请发明人发现，为了提高预测结果的准确度，需要经过多次曲线拟合，不断调整拟合过程中的函数因子，这会加大处理器的运算压力以及功耗。

针对上述技术问题，本申请实施例提供一种温度预测方法，包括：

根据被测对象在当前时刻的采样温度和预先拟合出的温度-时间变化关系，计算当前时刻的拟合温度；

利用所述温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，补偿所述当前时刻的拟合温度，以获得补偿后温度；

根据所述补偿后温度和所述采样温度，预测所述被测对象的稳定温度。

在一可选实施方式中，所述温度-时间变化关系带有时变性温度因子；基于此，所述当前时刻的拟合温度的计算步骤，包括：将所述采样温度和所述当前时刻作为所述温度-时间变化关系的入参，计算所述时变性温度因子在所述当前时刻的取值；根据所述时变性温度因子在所述当前时刻的取值，结合所述温度-时间变化关系的极限原理，获得所述当前时刻的拟合温度。

在一可选实施方式中，所述温度-时间变化关系的拟合步骤，包括：根据所述被测对象的标准温度变化曲线，确定所述温度-时间变化关系的表达式，所述表达式中的待定系数包括所述时变性温度因子和反应测温设备物理特性的温变速率因子；基于所述标准温度变化曲线，采集待拟合的第一温度-时间序列；基于所述温度-时间变化关系的表达式，拟合所述第一温度-时间序列，以确定所述温变速率因子的取值和所述时变性温度因子在拟合时刻的取值。

在一可选实施方式中，所述方法还包括：根据所述温变速率因子的取值和所述时变性温度因子在拟合时刻的取值，计算所述第一温度-时间序列中各时间点对应的温度，以生成第二温度-时间序列；根据所述第一温度-时间序列与所述第二温度-时间序列之间的误差序列，获取所述误差补偿关系。

在一可选实施方式中，所述误差补偿关系的获取步骤，包括：利用多项式拟合方式，拟合所述误差序列，以获得所述误差补偿关系中待定系数的初始取值；根据所述误差补偿关系中待定系数的初始取值，补偿所述第二温度-时间序列，以获得第三温度-时间序列；根据所述第三温度-时间序列和所述温变速率因子的取值，计算所述时变性温度因子在所述第三温度-时间序列中各时间点的取值；根据所述时变性温度因子在所述第三温度-时间序列中各时间点的取值，结合所述温度-时间变化关系的极限原理，获得所述第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度；利用多项式拟合方式，拟合所述第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度和所述标准温度变化曲线中的稳定温度的差值，以获得所述误差补偿关系中待定系数的最终取值。

在一可选实施方式中，所述温度-时间变化关系为基于反正切函数的温度-时间变化关系。

在一可选实施方式中，所述基于反正切函数的温度-时间变化关系为：T＝a*arctan(-b*t)+c；

其中，t表示采样时间；T表示采样温度；a表示时变性温度因子；b表示反应测温设备物理特性的温变速率因子；c为所述测温设备在温度测量时的初始温度。

在一可选实施方式中，所述被测对象的稳定温度的预测步骤，包括：根据指定的温度范围，修正所述补偿后温度，以获得修正后温度；计算所述修正后温度和所述采样温度的差值；若所述差值小于阈值，确定所述采样温度为所述稳定温度；若所述差值大于或等于所述阈值，确定所述修正后温度为所述稳定温度。

相应地，本申请实施例还提供一种温度预测装置，包括：

计算单元，用于根据被测对象在当前时刻的采样温度和预先拟合出的温度-时间变化关系，计算当前时刻的拟合温度；

补偿单元，用于利用所述温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，补偿所述当前时刻的拟合温度，以获得补偿后温度；

预测单元，用于根据所述补偿后温度和所述采样温度，预测所述被测对象的稳定温度。

在一可选实施方式中，所述温度-时间变化关系带有时变性温度因子；基于此，所述计算单元具体用于：将所述采样温度和所述当前时刻作为所述温度-时间变化关系的入参，计算所述时变性温度因子在所述当前时刻的取值；根据所述时变性温度因子在所述当前时刻的取值，结合所述温度-时间变化关系的极限原理，获得所述当前时刻的拟合温度。

在一可选实施方式中，所述装置还包括：拟合单元，用于根据所述被测对象的标准温度变化曲线，确定所述温度-时间变化关系的表达式，所述表达式中的待求系数包括所述时变性温度因子和反应测温设备物理特性的温变速率因子；基于所述标准温度变化曲线，采集待拟合的第一温度-时间序列；以及基于所述温度-时间变化关系的表达式，拟合所述第一温度-时间序列，以获得所述温变速率因子的取值和所述时变性温度因子在拟合时刻的取值。

在一可选实施方式中，所述拟合单元还用于：根据所述温变速率因子的取值和所述时变性温度因子在拟合时刻的取值，计算所述第一温度-时间序列中各时间点对应的温度，以生成第二温度-时间序列；根据所述第一温度-时间序列与所述第二温度-时间序列之间的误差序列，获取所述误差补偿关系。

在一可选实施方式中，所述拟合单元具体用于：利用多项式拟合方式，拟合所述误差序列，以获得所述误差补偿关系中待定系数的初始取值；根据所述误差补偿关系中待定系数的初始取值，补偿所述第二温度-时间序列，以获得第三温度-时间序列；根据所述第三温度-时间序列和所述温变速率因子的取值，计算所述时变性温度因子在所述第三温度-时间序列中各时间点的取值；根据所述时变性温度因子在所述第三温度-时间序列中各时间点的取值，结合所述温度-时间变化关系的极限原理，获得所述第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度；利用多项式拟合方式，拟合所述第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度和所述标准温度变化曲线中的稳定温度的差值，以获得所述误差补偿关系中待定系数的最终取值。

在一可选实施方式中，所述温度-时间变化关系为基于反正切函数的温度-时间变化关系。

在一可选实施方式中，所述基于反正切函数的温度-时间变化关系为：T＝a*arctan(-b*t)+c；其中，t表示采样时间；T表示采样温度；a表示时变性温度因子；b表示反应测温设备物理特性的温变速率因子；c为所述测温设备在温度测量时的初始温度。

在一可选实施方式中，所述预测单元具体用于：根据指定的温度范围，修正所述补偿后温度，以获得修正后温度；计算所述修正后温度和所述采样温度的差值；若所述差值小于阈值，确定所述采样温度为所述稳定温度；若所述差值大于或等于所述阈值，确定所述修正后温度为所述稳定温度。

在本申请实施例中，预先拟合出温度-时间变化关系，基于预先拟合出的温度-时间变化关系预测稳定温度，有利于降低稳定温度预测过程中的计算量，减轻处理器的运算压力以及功耗；另外，在稳定温度预测过程中加入误差补偿，有利于更加准确地预测稳定温度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一实施例提供的温度预测方法的流程示意图；

图2为本申请另一实施例提供的温度预测方法的流程示意图；

图3为本申请又一实施例提供的温度预测方法的流程示意图；

图4为本申请又一实施例提供的标准温度变化曲线的示意图；

图5为本申请又一实施例提供的温度预测结果与标准温度变化曲线的比较示意图；

图6为本申请又一实施例提供的温度预测装置的结构示意图；

图7为本申请又一实施例提供的温度预测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请一实施例提供的温度预测方法的流程示意图。如图1所示，所述方法包括：

101、根据被测对象在当前时刻的采样温度和预先拟合出的温度-时间变化关系，计算当前时刻的拟合温度。

102、利用温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，补偿当前时刻的拟合温度，以获得补偿后温度。

103、根据补偿后温度和采样温度，预测被测对象的稳定温度。

在本实施例中，可以通过测温设备测量被测对象的温度。其中，被测对象可以是任何具有温度且可被测量温度的对象，例如可以是人体、冰箱、冷柜、锅炉、茶壶等。

测温设备对被测对象的温度测量过程实际上是测温设备与被测对象之间热传递的过程。其中，随着测温设备与被测对象之间的温差越来越小，热传递的速度越来越慢，尤其是当测温设备的温度接近被测对象的稳定温度时，热传递的速度会非常慢，导致测温设备无法快速显示被测对象的温度。

在本实施例中，预先拟合出被测对象的温度-时间变化关系，基于预先拟合出的温度-时间变化关系，在温度测量过程中对被测对象进行温度预测，以便于尽快获得被测对象的稳定温度。其中，预先拟合过程和温度预测过程必须是针对同一被测对象。优选地，预先拟合过程和温度预测过程可以在相同的环境中实施。被测对象的温度-时间变化关系主要体现被测对象的温度跟随时间变化的趋势。另外，本实施例中的温度-时间变化关系与测温设备采样到的被测设备的温度(简称为采样温度)有关，即需要基于采样温度预测稳定温度。

其中，可以在测温设备对被测对象进行温度测量过程中的任意采样时刻，基于该采样时刻的采样温度预测被测对象的稳定温度。优选地，可以在测温设备的温度尚未达到被测对象的稳定温度之前，基于测温设备测量到的温度预测被测对象的稳定温度。为了便于描述，本实施例以当前时刻为例说明温度预测过程，其中，当前时刻可以是测温设备对被测对象进行温度测量过程中的任意采样时刻。

在当前时刻采样被测对象的温度，以获得被测对象在当前时刻的采样温度。基于被测对象在当前时刻的采样温度和预先拟合出的温度-时间变化关系，计算当前时刻的拟合温度。其中，预先拟合出温度-时间变化关系，使得在温度预测过程中无需进行拟合操作，有利于降低稳定温度预测过程中的计算量，减轻处理器的运算压力以及功耗。

进一步，为了保证预测精度，在获得当前时刻的拟合温度后，并不直接将拟合温度视为被测对象的稳定温度，而是利用温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，对当前时刻的拟合温度做补偿，以获得补偿后温度；进而根据补偿后温度和采样温度，预测被测对象的稳定温度。

在本实施例中，基于预先拟合出的温度-时间变化关系，可以快速预测被测对象的稳定温度，同时有利于降低稳定温度预测过程中的计算量，减轻处理器的运算压力以及功耗；另外，在稳定温度预测过程中加入误差补偿，有利于更加准确地预测稳定温度，提高稳定温度的预测精度。

在上述实施例或下述实施例中，根据应用场景以及被测对象的不同，温度-时间变化关系的实现形式会有所不同。在一些情景中，温度-时间变化关系是确定的，主要体现在温度-时间变化关系中的系数是固定的；在一些情景中，温度-时间变化关系具有不确定性，主要体现在温度-时间变化关系中的系数是可变的。

在一情景中，温度-时间变化关系具有不确定性，其系数中包含一时变性温度因子，即温度-时间变化关系带有时变性温度因子。该时变性温度因子会因时间不同而有所不同，反映了随时间变化的温度。

基于上述带有时变性温度因子的温度-时间变化关系，本申请另一实施例提供的温度预测方法，如图2所示，包括以下步骤：

200、预先拟合出被测对象的温度-时间变化关系，所述温度-时间变化关系带有时变性温度因子。

201、在当前时刻采样被测对象的温度，以获得被测对象在当前时刻的采样温度。

202、将被测对象在当前时刻的采样温度和当前时刻作为温度-时间变化关系的入参，计算时变性温度因子在当前时刻的取值。

203、根据时变性温度因子在当前时刻的取值，结合温度-时间变化关系的极限原理，获得当前时刻的拟合温度。

204、利用温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，补偿当前时刻的拟合温度，以获得补偿后温度。

205、根据补偿后温度和采样温度，预测被测对象的稳定温度。

在本实施例中，包括预先拟合阶段和预测阶段。预先拟合阶段对应于步骤200。预测阶段对应于步骤201-205。值得说明的是，预先拟合阶段的操作可以预先执行一次，在拟合得到温度-时间变化关系后，每次可直接利用拟合得到的温度-时间变化关系预测稳定温度。当然，在每次预测稳定温度时重复执行拟合阶段的操作也是可行的。

参见步骤200，在预测被测对象的稳定温度之前，可以预先拟合出被测对象的温度-时间变化关系。步骤200拟合出的温度-时间变化关系带有时变性温度因子。该时变性温度因子会因时间不同而有所不同，反映了随时间变化的温度。

步骤201-205，重点描述基于步骤200拟合出的温度-时间变化关系预测被测对象的稳定温度的过程。

在步骤201中，在当前时刻采样被测对象的温度，以获得被测对象在当前时刻的采样温度，为基于温度-时间变化关系预测被测对象的稳定温度提供条件。

可选地，在当前时刻采样被测对象的温度之前，可以调整测温设备的初始温度，优选地，可以使测温设备的初始温度与被测对象的标准温度变化曲线的初始温度相同。在调整测温设备的初始温度之后，利用测温设备测量被测对象的温度，通过采样测温设备测量到的温度作为被测对象的采样温度。其中，通过调整测温设备的初始温度，有利于提高采样温度的准确度。

进一步，在调整测温设备的初始温度之后，利用测温设备测量被测对象的温度，并即刻开始温度预测阶段，即即刻采样测温设备测量到的温度作为被测对象的采样温度以进行温度预测。或者，在调整测温设备的初始温度之后，利用测温设备测量被测对象的温度，并在持续一段时间，例如1分钟之后，再开始温度预测，即在1分钟之后再采样测温设备测量到的温度作为被测对象的采样温度以进行温度预测。其中，持续一段时间有利于测温设备的温度与被测对象的温度趋于一致，此时的采样温度与被测对象的稳定温度较为接近，利用此时的采样温度预测被测对象的稳定温度，有利于提高预测精度。

在步骤202中，将步骤202中获得的被测对象在当前时刻的采样温度和当前时刻作为温度-时间变化关系的入参，将时变性温度因子作为待求量，将被测对象在当前时刻的采样温度和当前时刻带入温度-时间变化关系中，可以计算出时变性温度因子在当前时刻的取值。

在步骤203中，考虑到在测量时间足够长或趋于无穷大时，被测对象的温度会趋于稳定，于是可以根据时变性温度因子在当前时刻的取值，结合温度-时间变化关系的极限原理，获得当前时刻的拟合温度。

在步骤204中，并不直接将步骤203得到的当前时刻的拟合温度视为被测对象的稳定温度，而是利用温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，对当前时刻的拟合温度做补偿，以获得补偿后温度。

可选地，可以利用误差补偿关系，计算当前时刻的拟合误差温度；将当前时刻的拟合温度与当前时刻的拟合误差温度相加，作为补偿后温度。

其中，根据温度-时间变化关系的不同，误差补偿关系也会有所不同。具体示例可参见后续实施例，在此不做详述。

在步骤205中，基于步骤204的补偿后温度和步骤201的采样温度，预测被测对象的稳定温度。

可选地，步骤205的一种实施方式为：根据指定的温度范围，修正补偿后温度，以获得修正后温度；计算修正后温度和采样温度的差值；将所述差值与预设的阈值进行比较；若所述差值小于阈值，说明被测对象在当前时刻的采样温度与其稳定温度差别非常小，这意味着被测对象的温度在当前时刻已经趋于稳定，则可以确定采样温度为被测对象的稳定温度；若所述差值大于或等于阈值，说明被测对象在当前时刻的采样温度与其稳定温度差别较大，这意味着被测对象的温度在当前时刻尚未趋于稳定，则可以确定修正后温度为被测对象的稳定温度。在该实施方式中，为了避免修正温度过高，预先设置一温度范围，例如33℃-38℃，在获得补偿后温度后，可以将补偿后温度与该温度范围做比较，若补偿后温度位于该温度范围内，则直接将补偿后温度作为修正后温度；若补偿后温度大于该温度范围的上限值，例如38℃，则将温度范围的上限值，例如38℃，作为对补偿后温度修正后的温度，即修正后温度；若补偿后温度小于该温度范围的下限值，例如33℃，则将温度范围的下限值，例如33℃，作为对补偿后温度修正后的温度，即修正后温度。这样可以避免因补偿后温度过高导致设备报警。

在本实施例中，基于预先拟合出的温度-时间变化关系，可以快速预测被测对象的稳定温度，同时有利于降低稳定温度预测过程中的计算量，减轻处理器的运算压力以及功耗；另外，在稳定温度预测过程中加入误差补偿，有利于更加准确地预测稳定温度，提高稳定温度的预测精度。

在上述实施例或下述实施例中，需要预先拟合被测对象的温度-时间变化关系。与温度-时间变化关系的实现形式无关，一种具有普适性的拟合方式，包括以下步骤：根据被测对象的标准温度变化曲线，确定温度-时间变化关系的表达式，该表达式具有待定系数；基于被测对象的标准温度变化曲线，采集待拟合的第一温度-时间序列；基于温度-时间变化关系的表达式，拟合第一温度-时间序列，以确定表达式中的待定系数。其中，得到温度-时间变化关系的表达式中的系数，即为得到了温度-时间变化关系。

在一情景中，温度-时间变化关系带有时变性温度因子，则带有时变性温度因子的温度-时间变化关系的拟合步骤，可以为：根据被测对象的标准温度变化曲线，确定温度-时间变化关系的表达式；在此过程中，考虑到被测对象的温度主要受时间(随时间变化)和测温设备的物理特性的影响，故可以将时变性温度因子和反应测温设备物理特性的温变速率因子作为该表达式中的待定系数，但并不限于这两个因子；基于被测对象的标准温度变化曲线，采集待拟合的第一温度-时间序列；进而基于温度-时间变化关系的表达式，拟合第一温度-时间序列，以确定时变性温度因子在拟合时刻的取值和温变速率因子的取值，至此得到带有时变性温度因子的温度-时间变化关系。

可选地，上述第一温度-时间序列的采集步骤，可以为：直接在被测对象的标准温度变化曲线上，采集不同时刻对应的温度，形成第一温度-时间序列。或者，

可选地，上述第一温度-时间序列的采集步骤，也可以为：根据被测对象的标准温度变化曲线，调整测温设备的初始温度，将测温设备的初始时间调整为标准温度变化曲线的起始温度，设置采样起始时间，例如从0时刻开始，然后利用测温设备测量被测对象的温度，并自采样起始时间开始采样测温设备测量到的温度，以获得第一温度-时间序列。

在上述实施例或下述实施例中，在拟合温度-时间变化关系的过程中，还可以拟合出温度-时间变化关系对应的误差补偿关系。如图3所示，本申请又一实施例提供的温度预测方法包括以下步骤：

300、根据被测对象的标准温度变化曲线，确定被测对象的温度-时间变化关系的表达式，所述表达式中的待定系数包括时变性温度因子和反应测温设备物理特性的温变速率因子。

301、基于标准温度变化曲线，采集待拟合的第一温度-时间序列。

302、基于温度-时间变化关系的表达式，拟合第一温度-时间序列，以确定温变速率因子的取值和时变性温度因子在拟合时刻的取值。

303、根据温变速率因子的取值和时变性温度因子在拟合时刻的取值，计算第一温度-时间序列中各时间点对应的温度，以生成第二温度-时间序列。

304、根据第一温度-时间序列与第二温度-时间序列之间的误差序列，获取误差补偿关系。

305、在当前时刻采样被测对象的温度，以获得被测对象在当前时刻的采样温度。

306、将被测对象在当前时刻的采样温度和当前时刻作为温度-时间变化关系的入参，计算时变性温度因子在当前时刻的取值。

307、根据时变性温度因子在当前时刻的取值，结合温度-时间变化关系的极限原理，获得当前时刻的拟合温度。

308、利用温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，补偿当前时刻的拟合温度，以获得补偿后温度。

309、根据补偿后温度和采样温度，预测被测对象的稳定温度。

在本实施例中，包括预先拟合阶段和预测阶段。其中，预先拟合阶段对应于步骤300-304；预测阶段对应于步骤305-309。值得说明的是，预先拟合阶段的操作可以预先执行一次，在拟合得到温度-时间变化关系后，每次可直接利用拟合得到的温度-时间变化关系预测稳定温度。当然，在每次预测稳定温度时重复执行拟合阶段的操作也是可行的。

本实施例中的预测阶段与图2所示实施例中的预测阶段相同，详细描述可参见图2所示实施例中关于步骤201-205的描述，在此不再赘述。

与图2所示实施例的区别在于：本实施例中的预先拟合阶段包括：温度-时间变化关系的拟合过程(对应于步骤300-302)和误差补偿关系的拟合过程(对应于步骤303-304)。本实施例的温度-时间变化关系的拟合过程与图2所示实施例相同，在此不再赘述。

参见步骤303，在本实施例中，拟合得到温度-时间变化关系之后，基于拟合得到的温度-时间变化关系，拟合第一温度-时间序列中各时间点的温度，以得到第一温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度，这样可以生成第二温度-时间序列。第二温度-时间序列包括第一温度-时间序列中各时间点以及各时间点对应的拟合温度。其中，这里拟合得到的温度-时间变化关系实际上是将温变速率因子的取值和时变性温度因子在拟合时刻的取值带入温度-时间变化关系的表达式得到的结果。

继续参见步骤304，基于步骤303得到的第二温度-时间序列，可以根据第一温度-时间序列与第二温度-时间序列之间的误差序列，获取温度-时间变化关系对应的误差补偿关系。

可选地，根据第一温度-时间序列与第二温度-时间序列之间的误差序列，获取误差补偿关系的步骤，可以为：利用多项式拟合，拟合误差序列，将拟合结果作为误差补偿关系。这种方式相对简单，计算量小。或者

可选地，根据第一温度-时间序列与第二温度-时间序列之间的误差序列，获取误差补偿关系的步骤，可以为：利用多项式拟合方式，拟合误差序列，以获得误差补偿关系中待定系数的初始取值；根据误差补偿关系中待定系数的初始取值，补偿第二温度-时间序列，以获得第三温度-时间序列；根据第三温度-时间序列和温变速率因子的取值，计算时变性温度因子在第三温度-时间序列中各时间点的取值；根据时变性温度因子在第三温度-时间序列中各时间点的取值，结合温度-时间变化关系的极限原理，获得第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度；利用多项式拟合方式，拟合第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度和标准温度变化曲线中的稳定温度的差值，以获得误差补偿关系中待定系数的最终取值。

在上述实施方式中，对第一温度-时间序列与第二温度-时间序列之间的误差序列进行初步拟合；结合初步拟合到的误差补偿结果在以第二温度-时间序列中的各时间点为预测对象的温度预测过程中的补偿应用，对误差补偿关系进行二次拟合，以最终拟合出误差补偿关系中待定系数的最终取值，有利于提高误差补偿关系的准确度。

在一具体应用场景中，被测对象的标准温度变化曲线如图4所示。图4所示的标准温度变化曲线类似反正切函数，于是可以确定被测对象的温度-时间变化关系是基于反正切函数的温度-时间变化关系。例如，基于反正切函数的温度-时间变化关系的表达式为：

T＝a*arctan(-b*t)+c (1)

在上述表达式(1)中，t表示采样时间，该采样时间可以从0开始，该采样时间实际上也是获取采样温度的时间间隔；T表示采样温度；a表示时变性温度因子；b表示反应测温设备物理特性的温变速率因子；c为测温设备在温度测量时的初始温度。

基于表达式(1)，对本申请上述实施例中的预先拟合阶段和预测阶段进行详细说明。

拟合阶段：

根据被测对象的标准温度变化曲线，调整测温设备的初始温度，将测温设备的初始时间调整为标准温度变化曲线的起始温度，即图2中时刻0对应的温度，亦即表达式(1)中c的值；设置采样起始时间，例如从0时刻开始，然后利用测温设备测量被测对象的温度，并自采样起始时间开始采样测温设备测量到的温度，以获得第一温度-时间序列。

将第一温度-时间序列中的时间和温度分别作为表达式(1)中t和T的值，利用Levenberg-Marquardt方法进行拟合，从而得到a在拟合时刻的值，b的值以及c的值。一种拟合结果如表1所示：

表1

a的值	b的值	c的值
			4.847182	-0.043667	29

在完成上述拟合之后，可以设定误差补偿关系的表达式为：

A(t)＝a1*t^4+a2*t^3+a3*t^2+a4*t+a5 (2)

利用上述表1中的拟合结果，拟合第一温度-时间序列中各时间点的温度，得到第二温度-时间序列。计算第一温度-时间序列和第二温度-时间序列之间的误差序列；利用表达式(2)所示的多项式，对该误差序列进行多项式拟合，例如最小二乘法，获得a1-a5的值。一种拟合结果如表2所示：

表2

a1	a2	a3	a4	a5
					1.816947e-12	-5.048563e-9	4.220887e-6	-0.000432	-0.366007

进一步，利用上述表2的拟合结果，对第二温度-时间序列进行温度补偿，以获得第三温度-时间序列。结合下述表达式(3)，计算上述表达式(1)中的系数a在第三温度-时间序列中各时间点的值。

a＝(T-c)/(arctan(-b*t)) (3)

在上述表达式(3)中，b和c的值为表1中的值，T和t分别为第三温度-时间序列中的温度和时间点，T是经过上述表2的拟合结果补偿后的温度。

结合温度-时间变化关系的极限原理，当t趋于∞时，被测对象的温度趋于稳定。基于此，上述表达式(1)可变更为：

T＝a*π/2+c (4)

将上述表达式(3)计算出的a在第三温度-时间序列中各时间点的值，带入表达式(4)得到第三温度-时间序列中各时间点的预测温度。

继续，计算第三温度-时间序列中各时间点的预测温度与图4所示标准温度变化曲线中的稳定温度的差值；利用表达式(5)所示的多项式，对这些差值进行多项式拟合，例如最小二乘法，以得到b1-b5的值。一种拟合结果如表3所示：

B(t)＝b1*t^4+b2*t^3+b3*t^2+b4*t+b5 (5)

表3

b1	b2	b3	b4	b5
					-1.613954e-12	4.400463e-9	-3.464994e-6	4.364766e-5	0.566767

上述带入表1中b和c值的表达式(1)即为拟合阶段得到的温度-时间变化关系；上述带入表3中b1-b5值的表达式(5)即为拟合阶段得到的误差补偿关系。

预测阶段：

在采样被测对象的温度之前，可以调整测温设备的初始温度，以使测温设备的初始温度与被测对象的标准温度变化曲线的初始温度相同，即图4中时刻0对应的温度。在调整测温设备的初始温度之后，利用测温设备测量被测对象的温度，并在1分钟之后，开始温度预测。

开始温度预测后，采样测温设备测量到的温度作为被测对象的采样温度。将采样时刻和采样温度带入上述表达式(3)，计算采样时刻的a值。进一步，根据上述表达式(4)，计算采样时刻的拟合温度。进一步，根据上述表达式(5)计算采样时刻的拟合误差温度。根据下述表达式(6)，计算采样时刻的补偿后温度。

T＝a*π/2+c+B(t) (6)

继续，根据指定的温度范围，修正补偿后温度，以获得修正后温度；计算修正后温度和采样温度的差值；将所述差值与预设的阈值进行比较；若所述差值小于阈值，说明被测对象在当前时刻的采样温度与其稳定温度差别非常小，这意味着被测对象的温度在当前时刻已经趋于稳定，则可以确定采样温度为被测对象的稳定温度；若所述差值大于或等于阈值，说明被测对象在当前时刻的采样温度与其稳定温度差别较大，这意味着被测对象的温度在当前时刻尚未趋于稳定，则可以确定修正后温度为被测对象的稳定温度。

采用上述温度预测过程可在各时间点预测被测对象的稳定温度，在各时间点的预测结果与标准温度变化曲线的关系如图5所示。如图5所示，在各时间点预测到的稳定温度与标准温度变化曲线上的稳定温度相同，说明本申请实施例提供的方法可以准确地预测被测对象的稳定温度。

另外，在上述实施例中，在预先拟合部分，调整测温设备的初始温度为标准温度变化曲线的起始温度，在后续预测部分也调整初始温度为标准温度变化曲线的起始温度，有利于避免初始温度不同影响预测部分的准确性。

需要说明的是，上述实施例所提供方法的各步骤的执行主体均可以是同一设备，或者，该方法也由不同设备作为执行主体。比如，步骤101至步骤103的执行主体可以为设备A；又比如，步骤101和102的执行主体可以为设备A，步骤103的执行主体可以为设备B；等等。

图6为本申请又一实施例提供的温度预测装置的结构示意图。如图6所示，所述装置包括：计算单元61、补偿单元62和预测单元63。

计算单元61，用于根据被测对象在当前时刻的采样温度和预先拟合出的温度-时间变化关系，计算当前时刻的拟合温度。

补偿单元62，用于利用温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，补偿当前时刻的拟合温度，以获得补偿后温度。

预测单元63，用于根据补偿后温度和所述采样温度，预测被测对象的稳定温度。

在一可选实施方式中，上述温度-时间变化关系带有时变性温度因子。基于此，计算单元61具体用于：将采样温度和当前时刻作为温度-时间变化关系的入参，计算时变性温度因子在当前时刻的取值；根据时变性温度因子在当前时刻的取值，结合温度-时间变化关系的极限原理，获得当前时刻的拟合温度。

在一可选实施方式中，如图7所示，所述温度预测装置还包括：拟合单元64。

拟合单元64，用于根据被测对象的标准温度变化曲线，确定温度-时间变化关系的表达式，表达式中的待求系数包括时变性温度因子和反应测温设备物理特性的温变速率因子；基于标准温度变化曲线，采集待拟合的第一温度-时间序列；以及基于温度-时间变化关系的表达式，拟合第一温度-时间序列，以获得温变速率因子的取值和时变性温度因子在拟合时刻的取值。

在一可选实施方式中，拟合单元64还用于：根据温变速率因子的取值和时变性温度因子在拟合时刻的取值，计算第一温度-时间序列中各时间点对应的温度，以生成第二温度-时间序列；根据第一温度-时间序列与第二温度-时间序列之间的误差序列，获取误差补偿关系。

进一步，拟合单元64在根据第一温度-时间序列与第二温度-时间序列之间的误差序列，获取误差补偿关系时，具体用于：

利用多项式拟合方式，拟合误差序列，以获得误差补偿关系中待定系数的初始取值；根据误差补偿关系中待定系数的初始取值，补偿第二温度-时间序列，以获得第三温度-时间序列；根据第三温度-时间序列和温变速率因子的取值，计算时变性温度因子在第三温度-时间序列中各时间点的取值；根据时变性温度因子在第三温度-时间序列中各时间点的取值，结合温度-时间变化关系的极限原理，获得第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度；利用多项式拟合方式，拟合第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度和标准温度变化曲线中的稳定温度的差值，以获得误差补偿关系中待定系数的最终取值。例如，所述多项式拟合方式可以是但不限于：最小二乘法。

在一可选实施方式中，上述温度-时间变化关系为基于反正切函数的温度-时间变化关系。

进一步，基于反正切函数的温度-时间变化关系可表示为上述表达式(1)，关于表达式(1)的描述可参见前述方法实施例，在此不再赘述。

在一可选实施方式中，预测单元63具体用于：根据指定的温度范围，修正补偿后温度，以获得修正后温度；计算修正后温度和采样温度的差值；若差值小于阈值，确定采样温度为稳定温度；若差值大于或等于阈值，确定修正后温度为稳定温度。

本实施例提供的温度预测装置，可用于执行上述方法实施例提供的温度预测流程，详细描述在此不再赘述。

本实施例提供的温度预测装置，预先拟合出温度-时间变化关系，基于预先拟合出的温度-时间变化关系预测稳定温度，有利于降低稳定温度预测过程中的计算量，减轻处理器的运算压力以及功耗；另外，在稳定温度预测过程中加入误差补偿，有利于更加准确地预测稳定温度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存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(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种温度预测方法，其特征在于，包括：

根据被测对象在当前时刻的采样温度和预先拟合出的温度-时间变化关系，计算当前时刻的拟合温度；

利用所述温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，补偿所述当前时刻的拟合温度，以获得补偿后温度；

根据所述补偿后温度和所述采样温度，预测所述被测对象的稳定温度；

所述温度-时间变化关系带有时变性温度因子；

所述当前时刻的拟合温度的计算步骤，包括：

将所述采样温度和所述当前时刻作为所述温度-时间变化关系的入参，计算所述时变性温度因子在所述当前时刻的取值；

根据所述时变性温度因子在所述当前时刻的取值，结合所述温度-时间变化关系的极限原理，获得所述当前时刻的拟合温度；

其中，所述温度-时间变化关系的极限原理为：当时间趋于无穷大时，针对被测对象的测量温度趋于稳定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度-时间变化关系的拟合步骤，包括：

根据所述被测对象的标准温度变化曲线，确定所述温度-时间变化关系的表达式，所述表达式中的待定系数包括所述时变性温度因子和反应测温设备物理特性的温变速率因子；

基于所述标准温度变化曲线，采集待拟合的第一温度-时间序列；

基于所述温度-时间变化关系的表达式，拟合所述第一温度-时间序列，以确定所述温变速率因子的取值和所述时变性温度因子在拟合时刻的取值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述温变速率因子的取值和所述时变性温度因子在拟合时刻的取值，计算所述第一温度-时间序列中各时间点对应的温度，以生成第二温度-时间序列；

根据所述第一温度-时间序列与所述第二温度-时间序列之间的误差序列，获取所述误差补偿关系。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述误差补偿关系的获取步骤，包括：

利用多项式拟合方式，拟合所述误差序列，以获得所述误差补偿关系中待定系数的初始取值；

根据所述误差补偿关系中待定系数的初始取值，补偿所述第二温度-时间序列，以获得第三温度-时间序列；

根据所述第三温度-时间序列和所述温变速率因子的取值，计算所述时变性温度因子在所述第三温度-时间序列中各时间点的取值；

根据所述时变性温度因子在所述第三温度-时间序列中各时间点的取值，结合所述温度-时间变化关系的极限原理，获得所述第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度；

利用多项式拟合方式，拟合所述第三温度-时间序列中各时间点对应的拟合温度和所述标准温度变化曲线中的稳定温度的差值，以获得所述误差补偿关系中待定系数的最终取值。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述温度-时间变化关系为基于反正切函数的温度-时间变化关系。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于反正切函数的温度-时间变化关系为：

T＝a*arctan(-b*t)+c；

其中，t表示采样时间；

T表示采样温度；

a表示时变性温度因子；

b表示反应测温设备物理特性的温变速率因子；

c为所述测温设备在温度测量时的初始温度。

7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述被测对象的稳定温度的预测步骤，包括：

根据指定的温度范围，修正所述补偿后温度，以获得修正后温度；

计算所述修正后温度和所述采样温度的差值；

若所述差值小于阈值，确定所述采样温度为所述稳定温度；

若所述差值大于或等于所述阈值，确定所述修正后温度为所述稳定温度。

8.一种温度预测装置，其特征在于，包括：

计算单元，用于根据被测对象在当前时刻的采样温度和预先拟合出的温度-时间变化关系，计算当前时刻的拟合温度；

补偿单元，用于利用所述温度-时间变化关系对应的误差补偿关系，补偿所述当前时刻的拟合温度，以获得补偿后温度；

预测单元，用于根据所述补偿后温度和所述采样温度，预测所述被测对象的稳定温度；

所述温度-时间变化关系带有时变性温度因子；

所述计算单元具体用于：

将所述采样温度和所述当前时刻作为所述温度-时间变化关系的入参，计算所述时变性温度因子在所述当前时刻的取值；

根据所述时变性温度因子在所述当前时刻的取值，结合所述温度-时间变化关系的极限原理，获得所述当前时刻的拟合温度；

其中，所述温度-时间变化关系的极限原理为：当时间趋于无穷大时，针对被测对象的测量温度趋于稳定。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

拟合单元，用于根据所述被测对象的标准温度变化曲线，确定所述温度-时间变化关系的表达式，所述表达式中的待求系数包括所述时变性温度因子和反应测温设备物理特性的温变速率因子；基于所述标准温度变化曲线，采集待拟合的第一温度-时间序列；以及基于所述温度-时间变化关系的表达式，拟合所述第一温度-时间序列，以获得所述温变速率因子的取值和所述时变性温度因子在拟合时刻的取值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述拟合单元还用于：

根据所述温变速率因子的取值和所述时变性温度因子在拟合时刻的取值，计算所述第一温度-时间序列中各时间点对应的温度，以生成第二温度-时间序列；

根据所述第一温度-时间序列与所述第二温度-时间序列之间的误差序列，获取所述误差补偿关系。

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