1.基本情况

1.1 各种特气的容器和计量方式

1.2 基本的计量逻辑

• 几种特气的计量方式大体上可以分为以下3类：

2.按重量值计量

• 氨气、硅烷、笑气、三氟化氮、三氯化硼，使用束管车装载，束管车停在一个地磅上，由地磅计量）。
• 采集到的数据是车重+特气重的组合，即地磅称重值，随着束管车内的气体不断被使用，地磅称重值不断减轻，通过计算某一时间段的差值，即可得到某种特气的消耗量；

2.1 理想情况下的计量方式

• 理想情况下指的是：地磅称重值数据呈持续稳定下降趋势，如下图所示：
• 此时的消耗量计算方式可以参考有功电度的计算方式；
  • 需要注意的是，有功电度持续上涨，地磅称重值持续下降，需要确保消耗量为正；

理想情况下的特气钢瓶重量（原始地磅读数）

2.2 重新装载情况下的计量方式

• 与电表不同的是，束管车内的特气，随种类不同，能使用3-10天不等，也就是说每3-10天，会有一个充装步骤（空车开下地磅，同时在旁边等待的满车开上地磅），结果是曲线有一个突然升高，如下图（模拟数据）；
• 使用地磅称重值小时整点瞬时值相减的方式，计算小时级消耗量，可能会跨越充装步骤，导致小时级消耗量不准，因此暂定每分钟计算差值（diff）,60个差值相加，得到特气的小时级消耗量；
• 在1min内完成换车的情况下，计算的分钟级消耗量是一个很大的负值，考虑通过一些方法，使系统判定这个很大的值是“重新装载”导致的：
  • 1）定义“前一日平均差值”：前一日/向前寻找最近一日/人工给定 的一个平均差值（diff）；
  • 2）当计算的某个差值的绝对值，超过前一日平均差值 ，幅度大于某个倍数（100倍），则认为这个分钟级消耗量是“重新装载”导致的；
    • 后续优化：经过分析采集到的数据发现，所有分钟级消耗量可以近似看作是正态分布的。使用平均值、标准差计算每一个分钟级消耗量的Z-score，Z-score绝对值大于等于10时，可以作为重新加载预警；
  • 3）如果一个分钟级消耗量是“重新装载”导致的，无论它的diff是正值还是负值，均将这个分钟级消耗量更新为前一日平均差值，进行传递；

• 如果换车的时间超过1min，就会出现下图的情况，同理，会出现2个超过前一日平均差值100倍的分钟级消耗量，将它们更新为前一日平均差值即可；

2.3 噪声值和缺失值的情况

2.3.1 噪声值

• 如下图所示，存在一些上下抖动的点（目前来看，范围大概在±3kg以内）；
• 将这些抖动的点形成的差值定义为噪声值：如果一个分钟级消耗量的绝对值，超过前一日平均差值 ，幅度大于某个倍数（5倍），且小于100倍，则认为这个分钟级消耗量是噪声值，需要处理；
  • 后续优化：经过分析采集到的数据发现，所有分钟级消耗量可以近似看作是正态分布的。使用平均值、标准差计算每一个分钟级消耗量的Z-score，Z-score绝对值大于等于3时，可以作为噪声值预警；
• 对于噪声值的处理方法可能有以下两种（看看哪种好）：
  • 1）按时间顺序依次计算分钟级消耗量，计算后判断其与前一日平均差值的关系，如果是噪声值，则更新为前一日平均差值，同时更新地磅称重值（？同上）；
    • 后续优化：考虑使用滑动窗口（最近一小时）的平均值（而非上一日均值）来填充噪声值
  • 2）不去管这种抖动形成的噪声值，因为一正一负可以抵消；如下图中，我利用原始数据计算出，总消耗量是+15.59KG（共2h）；
    • 似乎：利用5倍筛选的噪声值，如果有漏网之鱼，会自动变为第二种逻辑；

• 下图是我们实际采集到的抖动值（最大幅度是1249~1243，±6），不确定是否有更大幅度（需要更多数据支撑），但看起来都是正负相抵；

2.3.2 缺失值

• 上图1中还有一处缺失值，系统判断某一分钟没有采集到地磅称重值后，认为该处存在缺失值，建议使用前一日平均差值进行填充，同时填充对应的地磅称重值（？同上）；
  • 后续优化：考虑使用滑动窗口（最近一小时）的平均值（而非上一日均值）来填充噪声值；

3.按压力值计量（磷烷）

2.1 基地提供的分段函数

• 磷烷密度低，不能称重计算，读取束管车内的实时压力（单位是PSI），使用分段函数(y=ax+b)计算当前压力下对应的气体的标况体积（Nm3)

2.2 理想情况下的计量方式

• 分别计算首、尾两个时间点的磷烷标况体积，相减即可得消耗值（Nm3）；
• 暂定按1h/次的频率进行计算；
• 其余与氨气、硅烷、笑气、三氟化氮、三氯化硼的计算方法相同；

2.3 重新装载情况下的计量方式

• 可以看到，磷烷大约每3天更换一次，除了更换频率更高一些、单位不同，其他的与氨气、硅烷、笑气、三氟化氮、三氯化硼的计算方法相同；

2.4 噪声值和缺失值的情况

• 与氨气、硅烷、笑气、三氟化氮、三氯化硼的处理方法相同；