CN108919157A - 一种电子测试系统工况的实时告警方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子测试设备告警技术领域，公开了一种电子测试系统工况的实时告警方法及设备，该方法采用的设备包括：测试数据接口设备、对测试数据进行存储的堆栈式存储器和对存储后的测试数据进行处理的告警信息处理系统，所述测试数据接口设备通过数据传输电缆与堆栈式存储器相连，所述的告警信息处理系统用于处理堆栈式存储器存储的数据，处理的测试数据结果与门限值进行比较得到判断信息，判断信息通过数据传输电缆传入报警装置。本发明能够克服人的主观经验因素，可以给出告警置信度水平。还能最大限度地实时反映电子测试设备的工作状态，不断地进行新陈代谢；还可以避免随着测试数据的增加，建模运算量不断增大的困难。

Description

一种电子测试系统工况的实时告警方法及设备

技术领域

本发明涉及电子测试设备告警技术领域，尤其涉及一种电子测试系统工况的实时告警方法及设备。

背景技术

目前电子测试设备经过一段使用时间后，设备的工作状态往往会发生改变，从而使得测试数据会包含较大的系统误差，降低测试数据的可信度，可怕的是测试设备已经处于这种状况了，我们却不能把握它的真实工作状态，特别是自研的电子测试系统更是如此。

另外，对于电子测试设备工作状态的实时监测，目前是通过监测设备的温度、振动等参数进行的。但是在很多情况下，电子测试设备工作状态发生较小的改变时，这种改变会使得测试数据包含一定的系统误差，但不会引起温度、振动等参数的变化，无法进行实时告警。本专利直接利用电子测试设备的测试数据提出一种告警方法，告警门限基于客观的参数计算，克服了人的主观经验因素，且可以给出告警置信度水平。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种电子测试系统工况的实时告警方法及设备。告警门限能够基于客观的参数计算，克服了人的主观经验因素，且可以给出告警置信度水平。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种电子测试系统工况的实时告警设备，包括：测试数据接口设备、对测试数据进行存储的堆栈式存储器和对存储后的测试数据进行处理的告警信息处理系统，所述测试数据接口设备通过数据传输电缆与堆栈式存储器相连，所述堆栈式存储器通过告警信息处理系统分别与报警系统的显示屏和扬声器相连；所述的告警信息处理系统用于处理堆栈式存储器存储的数据，处理的测试数据结果与门限值进行比较得到判断信息，判断信息通过数据传输电缆传入报警装置。

一种电子测试系统工况的实时告警方法，其步骤如下：

1)、将测试数据接口设备的测试数据端口与录入电子测试设备相连；

2)、录入电子测试设备的测试数据通过测试数据接口设备经数据传输电缆传输至数据存储及处理装置；

3)、数据存储及处理装置中的数据存储器采用基于堆栈式存储器，能够不断补充新的测试数据，去掉最远离的测试数据，数据列{x₁，x₂，x₃.…，x_n-1，x_n}就是一个新陈代谢的数据列，其中n一般取值为10、12或14；

4)、基于数据列{x₁，x₂，x₃.…，x_n-1，x_n}建立数据列的电子测试设备工作状态告警模型，其算法步骤为：

对当前阶段测试数据，首先随机抽取一半的数据，将原始数据列分为2个子数据列；然后2个子数据列分别进行升序排列，进行GM(1,1)建模，取2个模型的平均偏差之差以及平均残差平方和之差分别作为可视化告警显示数据，取2个模型的相对残差作为自动化计算告警数据；在数据的新陈代谢期间，对上述过程重复进行。

告警方式分为2种，一是直接在屏幕上以图形可视化方式显示，平均偏差之差与平均残差平方和之差在系统工作状态正常情况下应该围绕均值0上下震荡，通过人工监测图形的变化进行判别；二是进行自动化计算，检测模型的相对残差是否超过门限值时，超过时给予灯光警示；

GM(1,1)建模算法及上述参数的计算过程：

对当前阶段测试数据，随机抽取一半的数据组成一个新数据列，余下的数据也组成一个新数据列，从而将原始数据列分为2个子数据列；假设2个子数据列升序排列得到数据列X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，…，x⁽⁰⁾(n))，X⁽⁰⁾的1阶累加生成数据列为X⁽¹⁾＝(x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，…，x⁽¹⁾(m))，其中又令X⁽¹⁾的紧邻均值生成序列为Z⁽¹⁾＝(z⁽¹⁾(1)，z⁽¹⁾(2)，…，z⁽¹⁾(m))，其中则称

x⁽⁰⁾(k)+az⁽¹⁾(k)＝b (1)

为GM(1,1)模型的基本形式；

式(1)中待估计参数a为GM(1,1)模型的发展系数，待估计参数b为GM(1,1)模型的灰作用量；

另设为参数列，且

则基于最小二乘法得到估计参数列为

则有GM(1,1)模型x⁽⁰⁾(k)+az⁽¹⁾(k)＝b的时间响应序列为

还原值为

于是得到数据列X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，…，x⁽⁰⁾(m))和相应的GM(1,1)模型模拟数据列其残差数据列

于是有平均偏差

与平均残差平方和

根据式(8)计算GM(1,1)的相对残差ε(k)和平均相对残差ε(avg)；

从而根据式(9)得到GM(1,1)的建模精度p₁；

p1＝(1-ε(avg))·100％ (9)

通过外推值的相对残差来评定预测值的精度；令得外推值的均方差估算公式为

式中

E＝[ε⁽⁰⁾(1)，ε⁽⁰⁾(1)，…，ε⁽⁰⁾(m)] (11)

则外推值的精度p₂可以表示为

则本方案中p₁·p₂的值称为告警置信度，告警判别门限为1-p₁·p₂；

则对于式(8)中相对残差ε(k)，若有ε(k)≥1-p₁·p₂成立，则说明系统工作状态不正常，基于该异常状态去触发报警扬声器给予告警。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

一种电子测试系统工况的实时告警方法及设备，能够克服人的主观经验因素，且可以给出告警置信度水平。还能最大限度地实时反映电子测试设备的工作状态。不断地进行新陈代谢，还可以避免随着测试数据的增加，建模运算量不断增大的困难。该方法简单快速，具备很强的自适应性、灵活性、可靠性和实时性。

附图说明

图1为电子测试系统工况实时告警设备的方框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种电子测试系统工况的实时告警设备，包括：测试数据接口设备、数据存储及处理装置、报警模块，所述测试数据接口设备通过数据传输电缆与数据存储及处理装置输入端相连，数据存储及处理装置输出端通过数据传输电缆与报警模块相连；数据存储及处理装置由具有对测试数据进行存储的堆栈式存储器和对存储后的测试数据进行处理的告警信息处理系统组成，告警信息处理系统用于处理堆栈式存储器存储的数据，处理的测试数据结果与门限值进行比较得到判断信息，判断信息通过数据传输电缆传入报警模块。

其中“测试数据接口设备”用来为本发明设备录入电子测试设备的测试数据，通过数据传输电缆传入“数据存储及处理装置”模块；“数据存储及处理装置”模块用来对本发明设备所需数据进行存储，告警信息处理系统对存储后的数据进行处理，处理结果与门限值进行比较得到判断信息，判断信息通过数据传输电缆传入“显示屏”、“扬声器”、“显示屏和扬声器”的报警模块；报警模块用来实现电子测试设备工作状态的视频或音频报警。

本发明“数据存储及处理装置”模块中的数据存储采用基于新陈代谢堆栈式管理的工作原理，是不断补充新的测试数据，去掉最远离的测试数据，数据列{x₁，x₂，x₃.…，x_n-1，x_n}(n一般取值为10、12或14)就是一个新陈代谢的数据列，基于新陈代谢数据列{x₁，x₂，x₃.…，x_n-1，x_n}建立电子测试设备工作状态判别模型，能最大限度地实时反映电子测试设备的工作状态。不断地进行新陈代谢，还可以避免随着测试数据的增加，建模运算量不断增大的困难。

基于数据列的电子测试设备工作状态告警模型，其新算法步骤为：

对当前阶段测试数据，首先随机抽取一半的数据，将原始数据列分为2个子数据列；然后2个子数据列分别进行升序排列，进行GM(1,1)建模，取2个模型的平均偏差之差以及平均残差平方和之差分别作为可视化告警显示数据，取2个模型的相对残差作为自动化计算告警数据；在数据的新陈代谢期间，对上述过程重复进行。

告警方式分为2种，一是直接在屏幕上以图形可视化方式显示，平均偏差之差与平均残差平方和之差在系统工作状态正常情况下应该围绕均值0上下震荡，通过人工监测图形的变化进行判别；二是进行自动化计算，检测模型的相对残差是否超过门限值时，超过时给予灯光警示。

GM(1,1)建模算法及上述参数的计算过程：

对当前阶段测试数据，随机抽取一半的数据组成一个新数据列，余下的数据也组成一个新数据列，从而将原始数据列分为2个子数据列。假设2个子数据列升序排列得到数据列X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，…，x⁽⁰⁾(n))，X⁽⁰⁾的1阶累加生成数据列为X⁽¹⁾＝(x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，…，x⁽¹⁾(m))，其中又令X⁽¹⁾的紧邻均值生成序列为Z⁽¹⁾＝(z⁽¹⁾(1)，z⁽¹⁾(2)，…，z⁽¹⁾(m))，其中则称

x⁽⁰⁾(k)+az⁽¹⁾(k)＝b (1)

为GM(1,1)模型的基本形式。

式(1)中待估计参数a为GM(1,1)模型的发展系数，待估计参数b为GM(1,1)模型的灰作用量。

另设为参数列，且

则基于最小二乘法得到估计参数列为

则有GM(1,1)模型x⁽⁰⁾(k)+az⁽¹⁾(k)＝b的时间响应序列为

还原值为

于是得到数据列X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，…，x⁽⁰⁾(m))和相应的GM(1,1)模型模拟数据列其残差数据列

于是有平均偏差

与平均残差平方和

根据式(8)计算GM(1,1)的相对残差ε(k)和平均相对残差ε(avg)。

从而根据式(9)得到GM(1,1)的建模精度p₁。

p₁＝(1-ε(avg))·100％ (9)

通过外推值的相对残差来评定预测值的精度。令可得外推值的均方差估算公式为

式中

E＝[ε⁽⁰⁾(1)，ε⁽⁰⁾(1)，…，ε⁽⁰⁾(m)] (11)

则外推值的精度p₂可以表示为

则本专利中p₁·p₂的值称为告警置信度，告警判别门限为1-p₁·p₂。

则对于式(8)中相对残差ε(k)，若有ε(k)≥1-p₁·p₂成立，则说明系统工作状态不正常，基于该异常状态去触发报警扬声器给予告警。

Claims (2)

1.一种电子测试系统工况的实时告警设备，包括：测试数据接口设备、对测试数据进行存储的堆栈式存储器和对存储后的测试数据进行处理的告警信息处理系统，所述测试数据接口设备通过数据传输电缆与堆栈式存储器相连，其特征在于：所述堆栈式存储器通过告警信息处理系统分别与报警系统的显示屏和扬声器相连；所述的告警信息处理系统用于处理堆栈式存储器存储的数据，处理的测试数据结果与门限值进行比较得到判断信息，判断信息通过数据传输电缆传入报警装置。

2.一种电子测试系统工况的实时告警方法，其步骤如下：

1)、将测试数据接口设备的测试数据端口与录入电子测试设备相连；

2)、录入电子测试设备的测试数据通过测试数据接口设备经数据传输电缆传输至数据存储及处理装置；

3)、数据存储及处理装置中的数据存储器采用基于堆栈式存储器，能够不断补充新的测试数据，去掉最远离的测试数据，数据列{x₁，x₂，x₃.…，x_n-1，x_n}就是一个新陈代谢的数据列，其中n一般取值为10、12或14；

4)、基于数据列{x₁，x₂，x₃…，x_n-1，x_n}建立数据列的电子测试设备工作状态告警模型，其算法步骤为：其特征在于：

对当前阶段测试数据，首先随机抽取一半的数据，将原始数据列分为2个子数据列；然后2个子数据列分别进行升序排列，进行GM(1，1)建模，取2个模型的平均偏差之差以及平均残差平方和之差分别作为可视化告警显示数据，取2个模型的相对残差作为自动化计算告警数据；在数据的新陈代谢期间，对上述过程重复进行；

告警方式分为2种，一是直接在屏幕上以图形可视化方式显示，平均偏差之差与平均残差平方和之差在系统工作状态正常情况下应该围绕均值0上下震荡，通过人工监测图形的变化进行判别；二是进行自动化计算，检测模型的相对残差是否超过门限值时，超过时给予灯光警示；

GM(1，1)建模算法及上述参数的计算过程：

对当前阶段测试数据，随机抽取一半的数据组成一个新数据列，余下的数据也组成一个新数据列，从而将原始数据列分为2个子数据列；假设2个子数据列升序排列得到数据列X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，…，x⁽⁰⁾(n))，X⁽⁰⁾的1阶累加生成数据列为X⁽¹⁾＝(x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，…，x⁽¹⁾(m))，其中又令X⁽¹⁾的紧邻均值生成序列为Z⁽¹⁾＝(z⁽¹⁾(1)，z⁽¹⁾(2)，…，z⁽¹⁾(m))，其中 则称

x⁽⁰⁾(k)+az⁽¹⁾(k)＝b (1)

为GM(1，1)模型的基本形式；

式(1)中待估计参数α为GM(1，1)模型的发展系数，待估计参数b为GM(1，1)模型的灰作用量；

另设为参数列，且

则基于最小二乘法得到估计参数列为

则有GM(1，1)模型x⁽⁰⁾(k)+az⁽¹⁾(k)＝b的时间响应序列为

还原值为

于是得到数据列X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，…，x⁽⁰⁾(m))和相应的GM(1，1)模型模拟数据列其残差数据列

于是有平均偏差

与平均残差平方和

根据式(8)计算GM(1，1)的相对残差ε(k)和平均相对残差ε(avg)；

从而根据式(9)得到GM(1，1)的建模精度p₁；

p₁＝(1-ε(avg))·100％ (9)

通过外推值的相对残差来评定预测值的精度；令得外推值的均方差估算公式为

式中

E＝[ε⁽⁰⁾(1)，ε⁽⁰⁾(1)，…，ε⁽⁰⁾(m)] (11)

则外推值的精度p₂可以表示为

则本方案中p₁·p₂的值称为告警置信度，告警判别门限为1-p₁·p₂；则对于式(8)中相对残差ε(k)，若有ε(k)≥1-p₁·p₂成立，则说明系统工作状态不正常，基于该异常状态去触发报警扬声器给予告警。