CN117453806B - 一种电子秤数据处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子秤数据处理系统，属于计算机技术领域，包括控制单元、采集单元、数据处理单元、按键单元、显示单元、存储单元和报警单元，数据处理单元、按键单元、显示单元、存储单元和报警单元均与控制单元通信连接，采集单元与数据处理单元通信连接；控制单元，用于通过接收到的数字信号进行计算获取计量数据，并通过数据核查后发送给显示单元进行可视化显示；数据处理单元，用于将采集单元发送的数字信号进行滤波、放大和降噪处理后发送给控制单元。本发明通过对采集的数据进行有效区间以及标准差法的核查，直接对计量数据进行判定后进行结果输出，保证了计量结果的准确性。

Description

一种电子秤数据处理系统

技术领域

本发明属于计算机技术领域，具体涉及一种电子秤数据处理系统。

背景技术

电子秤在引入计算机技术后，经历了数字化、信息化和智能化的发展，为公众提供了极大的方便和快捷。然而，这也带来了一些隐患。

首先，意外的物理因素可能导致电子秤的非正常工作，例如，设备的损坏、环境温度变化等都可能影响计量结果的准确性。其次，软件影响也是一个重要因素。电子秤使用的软件可能存在漏洞或错误，在运行过程中可能出现误差或异常情况。用户的无意识误操作也可能导致电子秤工作异常，例如，操作不当、参数设置错误等都可能影响计量结果的准确性。此外，有意识的人为修改程序或数据也是一个潜在风险。恶意操作者可以通过篡改程序代码或者修改数据来达到欺骗性计量结果的目的。

因此，亟需提供一种电子秤数据处理系统，在获取计量数据后直接进行核查，以此来保障电子秤计量结果的准确性。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种电子秤数据处理系统，通过对采集的数据进行有效区间以及标准差法的核查，直接对计量数据进行判定后进行结果输出，保证了计量结果的准确性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种电子秤数据处理系统，包括控制单元、采集单元、数据处理单元、按键单元、显示单元、存储单元和报警单元，所述数据处理单元、按键单元、显示单元、存储单元和报警单元均与控制单元通信连接，所述采集单元与数据处理单元通信连接；

所述控制单元，用于通过接收到的数字信号进行计算获取计量数据，并通过数据核查后发送给显示单元进行可视化显示；

所述控制单元进行数据核查的步骤包括：

S1、依据设置的参数获取称重物品类型，查找数据库中对应的物品类型进行归类，若为新增类型，则在数据库中建立标签，进行数据积累存储；

S2、根据称重物品的类型选择对应的标签，生成有效数据区间，通过数据的有效区间进行核查；

S3、若核查结果超出有效区间，则通过计算数据库中称重物品标签的所有数据的均值和标准差；根据标准差法判断公式对异常值的上下限进行检测，若发现异常值则进行报警并标记，否则通过显示单元显示；

S4、通过标记的异常值进行分析电子秤的状态变化，并识别异常的状态变化趋势；

S5、将同类型的异常状态转换为事务数据库，附加状态数据区间，利用关联规则挖掘算法从事务数据库挖掘频繁项集，构建异常规则库；

S6、依据异常规则库对称重值进行电子秤状态分析，根据数据相似度分析，获取称重值的可靠性评分，并将可靠性评分同称重数据同时显示；

若数据异常时，还可通过异常规则库对电子秤状态的分析结果进行显示。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2中，有效数据区间为（L，H），其中L为下边界，H为上边界，

；/>；

式中：Q ₁为下四分位数，Q ₃为上四位数，I _RQ 为四分位差，n值的大小表示将I _QR 的n倍作为离群值的判断标准。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中，标准差法判断公式为：

；

其中，Out为异常值，x为数据的均值，δ为标准差，m表示数据异常区间的大小。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4，包括以下步骤：

S41、收集异常值以及时间戳，利用统计检验来检验时间序列数据的平稳性；

S42、将数据拟合到时间序列模型中，对拟合的模型进行诊断，检验残差序列是否是白噪声，同时也要检查模型是否符合假设；

S43、利用拟合好的时间序列模型进行预测，得到未来一段时间内电子秤的状态变化趋势。

作为本发明的一种优选技术方案，所述采集单元，包括压力传感器和模数转换模块，所述采集单元用于获取物体的压力信号并将压力信号转换为电信号。

作为本发明的一种优选技术方案，所述数据处理单元，用于将采集单元发送的数字信号进行滤波、放大和降噪处理后发送给控制单元。

作为本发明的一种优选技术方案，所述按键单元，用于参数设置和功能选择；所述显示单元，用于可视化计量结果、可靠性评分和状态信息。

作为本发明的一种优选技术方案，所述存储单元，用于建立称重物品数据库并存储历史称重数据；

所述报警单元，用于接收控制单元发送的报警信息，通过蜂鸣器和显示单元进行提示。

本发明的有益效果为：

本发明通过对采集的数据进行有效区间以及标准差法的核查，直接对计量数据进行判定后进行结果输出，保证了计量结果的准确性，同时通过异常数据对电子秤的状态进行分析和预测，建立异常规则库进行电子秤状态的检测。

本发明还通过建立的异常规则库依据采集的数据进行可靠性评分，为数据的有效性提供保障，同时对于异常数据还可获取电子秤状态的分析，为使用者提供计量判断依据，进一步提高了计量结果的准确性。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例提供的一种电子秤数据处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1，一种电子秤数据处理系统，包括控制单元、采集单元、数据处理单元、按键单元、显示单元、存储单元和报警单元，所述数据处理单元、按键单元、显示单元、存储单元和报警单元均与控制单元通信连接，所述采集单元与数据处理单元通信连接；

所述采集单元，包括压力传感器和模数转换模块，用于获取物体的压力信号并将压力信号转换为电信号。

可理解的是，采集单元最终将采集的电信号转换为数字信号，本实施例中模数转换模块可采用HX711模数转换芯片。

所述数据处理单元，用于将采集单元发送的数字信号进行滤波、放大和降噪处理后发送给控制单元。

可理解的是，采集到的数字信号包含一定的噪声，需要进行滤波和放大处理，以提高其信噪比和有效范围。一般情况下，电子秤会使用数字滤波器对信号进行降噪处理，并对信号进行放大以适应控制中心的输入范围。

所述按键单元，用于参数设置和功能选择，如单位选择、校准、清零和保存等。本实施例中，按键单元可选择矩阵按键，通过高低电平的设置判断按键的状态。

所述显示单元，用于可视化计量结果、可靠性评分、状态等信息，本实施例中，可选择液晶屏显示数据，实现人机交互。

所述存储单元，用于建立称重物品数据库并存储历史称重数据。

所述报警单元，用于接收控制单元发送的报警信息，通过蜂鸣器和显示单元进行提示。

所述控制单元，用于通过接收到的数字信号进行计算获取计量数据，并通过数据核查后发送给显示单元进行可视化显示。

所述控制单元进行数据核查的步骤包括：

S1、依据设置的参数获取称重物品类型，查找数据库中对应的物品类型进行归类，若为新增类型，则在数据库中建立标签，进行数据积累存储；

S2、根据称重物品的类型选择对应的标签，生成有效数据区间（L，H），通过数据的有效区间进行核查；

其中有效数据区间中，L为下边界，H为上边界，；/>；式中：Q ₁为下四分位数（25%），Q ₃为上四位数（75%），I _RQ 为四分位差，即I _RQ =Q ₃-Q ₁。其中n值的大小表示将I _QR 的n倍作为离群值的判断标准，本实施例中，通过n值取1.5规整观测值的浮动大小。

S3、若核查结果超出有效区间，则通过计算数据库中称重物品标签的所有数据的均值x和标准差δ；根据标准差法判断公式对异常值的上下限进行检测，若发现异常值则进行报警并标记，否则通过显示单元显示；

其中，标准差法判断公式为：

；

其中，Out为异常值，x为数据的均值，δ为标准差，m表示数据异常区间的大小，m越小，观测数据变化量区间越窄，更多浮动稍大的观测值会被识别。

S4、通过标记的异常值进行分析电子秤的状态变化，并识别异常的状态变化趋势，具体包括以下步骤：

S41、收集异常值以及时间戳，利用统计检验来检验时间序列数据的平稳性；

S42、将数据拟合到时间序列模型中，对拟合的模型进行诊断，检验残差序列是否是白噪声，同时也要检查模型是否符合假设；

需说明的是，时间序列分析通常要求数据是平稳的，即均值和方差在时间上是恒定的，可以利用统计检验或绘制自相关图、偏自相关图等方法来检验时间序列数据的平稳性，在实际应用中，根据时间序列数据的特点，选择合适的时间序列模型，比如ARIMA（自回归积分移动平均模型）、指数平滑模型等。

S43、利用拟合好的时间序列模型进行预测，得到未来一段时间内电子秤的状态变化趋势。

S5、将同类型的异常状态转换为事务数据库，附加状态数据区间，利用关联规则挖掘算法（Apriori、FP-Growth等）从事务数据库挖掘频繁项集，构建异常规则库。

需说明的是，同类型的异常状态是指同一标签的故障，如电源问题、传感器故障、过载、机械故障以及软件故障等等，通过将每一个异常状态建立对应的故障标签，在故障标签下附加有该异常状态的数据，从而形成该故障标签的状态数据区间，故障标签和异常状态数据共同组成事务数据库，通过在事务数据库中进行关联规则挖掘频繁项集并生成关联规则，构建异常规则库。

S6、依据异常规则库对称重值进行电子秤状态分析，根据数据相似度分析，获取称重值的可靠性评分，并将可靠性评分同称重数据同时显示；

若数据异常时，还可通过异常规则库对电子秤状态的分析结果进行显示。

需说明的是，相似度分析采用距离度量法，如使用欧氏距离、余弦相似度等距离度量方法计算当前电子秤状态数据与异常规则库中状态数据之间的相似度或距离，从而给出称重值的可靠性评分或者匹配到异常规则库中异常状态的故障标签。

可理解的是，在称重数据的显示中同时附带有可靠性评分，通过设置阈值可进行报警提示，并且还可通过构建的异常规则库进行电子秤状态分析，从而为使用者提供帮助，优化维护策略，从而提高计量的准确性。

本发明通过对采集的数据进行有效区间以及标准差法的核查，直接对计量数据进行判定后进行结果输出，保证了计量结果的准确性，同时通过异常数据对电子秤的状态进行分析和预测，建立异常规则库进行电子秤状态的检测。

本发明还通过建立的异常规则库依据采集的数据进行可靠性评分，为数据的有效性提供保障，同时对于异常数据还可获取电子秤状态的分析，为使用者提供计量判断依据，进一步提高了计量结果的准确性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种电子秤数据处理系统，其特征在于：包括控制单元、采集单元、数据处理单元、按键单元、显示单元、存储单元和报警单元，所述数据处理单元、按键单元、显示单元、存储单元和报警单元均与控制单元通信连接，所述采集单元与数据处理单元通信连接；

所述控制单元，用于通过接收到的数字信号进行计算获取计量数据，并通过数据核查后发送给显示单元进行可视化显示；

所述控制单元进行数据核查的步骤包括：

S1、依据设置的参数获取称重物品类型，查找数据库中对应的物品类型进行归类，若为新增类型，则在数据库中建立标签，进行数据积累存储；

S2、根据称重物品的类型选择对应的标签，生成有效数据区间，通过数据的有效区间进行核查；

S3、若核查结果超出有效区间，则通过计算数据库中称重物品标签的所有数据的均值和标准差；根据标准差法判断公式对异常值的上下限进行检测，若发现异常值则进行报警并标记，否则通过显示单元显示；

S4、通过标记的异常值进行分析电子秤的状态变化，并识别异常的状态变化趋势；

S5、将同类型的异常状态转换为事务数据库，附加状态数据区间，利用关联规则挖掘算法从事务数据库挖掘频繁项集，构建异常规则库；

S6、依据异常规则库对称重值进行电子秤状态分析，根据数据相似度分析，获取称重值的可靠性评分，并将可靠性评分同称重数据同时显示；

若数据异常时，还可通过异常规则库对电子秤状态的分析结果进行显示；

所述步骤S2中，有效数据区间为（L，H），其中L为下边界，H为上边界，

；/>；

式中：Q ₁为下四分位数，Q ₃为上四位数，I _RQ 为四分位差，n值的大小表示将I _QR 的n倍作为离群值的判断标准；

所述步骤S3中，标准差法判断公式为：

；

其中，Out为异常值，x为数据的均值，δ为标准差，m表示数据异常区间的大小。

2.根据权利要求1所述的一种电子秤数据处理系统，其特征在于：所述步骤S4，包括以下步骤：

S41、收集异常值以及时间戳，利用统计检验来检验时间序列数据的平稳性；

S42、将数据拟合到时间序列模型中，对拟合的模型进行诊断，检验残差序列是否是白噪声，同时也要检查模型是否符合假设；

S43、利用拟合好的时间序列模型进行预测，得到未来一段时间内电子秤的状态变化趋势。

3.根据权利要求1所述的一种电子秤数据处理系统，其特征在于：所述采集单元，包括压力传感器和模数转换模块，所述采集单元用于获取物体的压力信号并将压力信号转换为电信号。

4.根据权利要求1所述的一种电子秤数据处理系统，其特征在于：所述数据处理单元，用于将采集单元发送的数字信号进行滤波、放大和降噪处理后发送给控制单元。

5.根据权利要求1所述的一种电子秤数据处理系统，其特征在于：所述按键单元，用于参数设置和功能选择；所述显示单元，用于可视化计量结果、可靠性评分和状态信息。

6.根据权利要求1所述的一种电子秤数据处理系统，其特征在于：所述存储单元，用于建立称重物品数据库并存储历史称重数据；

所述报警单元，用于接收控制单元发送的报警信息，通过蜂鸣器和显示单元进行提示。