[发明专利]一种健身器材的故障监控系统及方法

权利要求书

1.一种健身器材的故障监控方法，其特征在于，所述方法包括：

记录健身房中每个跑步机每日的功耗变化曲线和温度变化序列，构成每日历史数据库；根据每日历史数据库中所有跑步机的平均功耗变化曲线和每个跑步机的功耗变化曲线之间的差异，获得当日的功耗一致性，具体包括：获得健身房中每个跑步机的功耗变化曲线与平均功耗变化曲线之间的动态时间规整距离，将每个动态时间规整距离的负数作为以自然常数为底的指数函数的幂，获得单个功耗一致性；以所有单个功耗一致性的平均值作为功耗一致性；根据每个跑步机的温度变化序列的波动性和元素值获得温度适宜评价，具体包括：根据温度适宜评价公式获得温度适宜评价，温度适宜评价公式包括：

其中，为温度适宜评价，为双曲正切函数，为温度变化序列，为方差求取函数，为以自然常数为底的指数函数，为绝对值函数，为平均值求取函数，为标准温度；

以功耗一致性和温度适宜评价作为每个跑步机的状态向量；根据不同跑步机之间的状态向量差异和功耗变化曲线差异获得样本距离，根据不同跑步机之间的样本距离进行分组，获得多个跑步机运行组，具体包括：根据样本距离公式获得样本距离，样本距离公式包括：

其中，为跑步机A与跑步机B之间的样本距离，为余弦函数，为跑步机A的状态向量，为跑步机B的状态向量，为形态相似距离函数，为跑步机A的功耗变化曲线，为跑步机B的功耗变化曲线，为余弦相似度函数；

根据样本距离将跑步机样本映射在样本空间中，利用K均值聚类算法对样本进行分组，获得三种跑步机运行组；获得每个运行组内中心样本对应的功耗变化曲线与健身房的平均功耗变化曲线的动态时间规整距离；动态时间规整距离最大的跑步机运行组为异常运行组，动态时间规整距离最小的运行组为正常运行组，其余一个为轻微异常运行组；

获得目标跑步机的K近邻样本群，根据K近邻样本群中每个样本在下一日所属跑步机运行组的数量获得目标跑步机的状态转移置信度集合，具体包括：统计目标跑步机的K近邻样本群中每个样本在下一日所属的跑步机运行组，获得每个跑步机运行组在K近邻样本群中对应所属样本的数量，经过极差标准化处理，获得目标跑步机的状态转移置信度集合；根据每个状态向量及其对应的状态转移置信度集合和平均功耗变化曲线训练全连接神经网络；

将前一日健身房中每个跑步机的状态向量和健身房的平均功耗变化曲线输入全连接神经网络中，获得每个跑步机对应的目标状态转移置信度集合，根据最大的目标状态转移置信度获得每个跑步机在当日对应的跑步机运行组；根据每个跑步机运行组的占比确定当日的异常跑步机，具体包括：以当日的异常运行组中样本数在总样本数中的占比获作为第一异常比例；以当日的轻微异常运行组中样本数在总样本数中的占比获作为第二异常比例；根据健身房中跑步机总数与第一异常比例的乘积，获得第一异常跑步机数量；根据健身房中跑步机总数与第二异常比例的乘积，获得第二异常跑步机数量；根据跑步机在前一日的平均功耗的大小将每个跑步机从小到大排序，选择前第一异常跑步机数量个跑步机作为第一异常跑步机；选择除第一异常跑步机外的前第二异常跑步机数量个跑步机作为第二异常跑步机；调整异常跑步机的PID参数。

2.根据权利要求1所述的一种健身器材的故障监控方法，其特征在于，所述功耗变化曲线的获取方法包括：

统计每个跑步机在一日中每个完整跑步记录中的初始功耗变化曲线，将所有完整跑步记录中的初始功耗变化曲线求平均，获得对应跑步机每日的功耗变化曲线。

3.根据权利要求1所述的一种健身器材的故障监控方法，其特征在于，所述温度变化序列的获取方法包括：

根据预设采样频率采集每个跑步机在一日中每个完整跑步记录前预设时段到完整跑步记录结束期间的温度信息，获得初始温度变化序列；将一日内所有初始温度变化序列求平均，获得对应跑步机每日的温度变化序列。

4.根据权利要求1所述的一种健身器材的故障监控方法，其特征在于，所述调整异常跑步机的PID参数包括：

针对第一异常跑步机，获得实时电机转速与目标电机转速之间的转速比值，将第一异常跑步机的PID控制器中的P参数调大至预设超调阈值，若此时转速比值大于预设转速比值阈值，则停止跑步机并对该第一异常跑步机进行记录；

针对第二异常跑步机，将第二异常跑步机的PID控制器中的P参数和D参数同时调大至预设超调阈值。

5.一种健身器材的故障监控系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1~4任意一项所述方法的步骤。