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基于GPRS和BP神经网络的热力管网泄漏监测系统(3)

人气指数: 发布时间:2016-02-23 10:27  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 赵迪 李允俊
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  3.4基于MATLAB的BP神经网络实现
  为提高数据分析的效率和可靠性,没有采用根据BP神经网络原理重新封装函数的方法,而是调用MATLAB中更加成熟的BP函数。但是MATLAB对BP相关的函数有着严格的版权保护,仅凭调用接口的方式无法实现BP神经网络算法。经过多方面研究,本系统拟采用在C#下调用MATLAB引擎的方式,把参数送到后台MATLAB中,由MATLAB计算后,再送回编译器分析。
  实现步骤如下。
  ⑴在MATLAB中编写.m文件。函数功能分别是创建BP神经网络、训练BP神经网络和仿真。
  ⑵利用.NET组件技术。通过MATLAB中的Deploytool工具将m文件编译成dll,然后在系统中调用。
  ⑶在VisualStudio中创建解决方案。右键解决方案,选择添加com引用,引用名称为“MatlabApplication(Version7.14)Typelibaray”。其中,7.14为版本号,不同系列的软件版本号不同。
  ⑷添加之后在引用中会看到一个名为MLApp的文件,选择该文件,将属性EmbedInteropTypes的True值改为False。如果不更改,会提示cannotembed;
  ⑸通过MLAppClassmatlab=newMLAppClass();引入MATLAB类,打开后台的MATLAB,然后通过matlab.PutFullMatrix传递参数,matlab.Execute(@"bpcreat(a,b,NodeNum1,TypeNum)");来执行MATLAB命令。
  ⑹注意执行MATLAB命令之前要把执行路径更换成待执行的.m所在路径下。
  4功能测试
  我们在模拟的热力管道工况上进行了数据接入和数据分析测试。数据分析以动态计算模式监测共14400分钟,每5分钟训练一次BP神经网络,BP神经网络训练结果如图5所示。测试采用5个监测点的分析数据,模拟实验中分别在节点4和节点3模拟泄漏,模拟数据BP网络输出情况如表2所示,可以看出,对于超出正常工况的压力数据,输出结果接近1;而正常的压力数据,输出结果接近0。测试结果表明,在传感器材质良好和GPRS网络连接通畅的情况下,远程数据采集的准确性可达到100%。经过1000次的测试,通过动态计算训练出来的BP网络模拟预测成功精确度达98%。
  5结束语
  本文设计并实现了一种结合GPRS技术与BP神经网络算法的热力管网监测系统,对远端传来的供暖管道监测数据进行实时的数据分析,可以及时发现管道的漏水情况以及漏水位置。系统操作流程简单,测试效果良好。在技术方面,本系统结合了传感器、GPRS和BP神经网络算法;在实际运用方面,本系统一定程度上可以解决现今热力管道泄漏发现不及时、地下管道情况难预测,以及热力资源浪费严重等问题。其数据分析算法可以推广到其他泄漏监测系统。

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