模拟生成一天温度数据,精确到秒

需求来源:

  做一套养殖过程管理的系统,有养殖环境数据采集功能,硬件不到位,需要给相关LD演示,要求数据尽量真实。这就需要模拟生成一天的温度数据。

解决方案1:

  指定范围随机数温度生成

    

     结果就是这样了。。。太假。。。

解决方案2:

    代码连续随机数生成:

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        $wd_arr = array();  // 温度
//-------------温度--------------
    // 生成连续的温度随机数
    $wd_start = 21.6;
    $MAX_WD = 22.6; //最高温度22.6
    $MIN_WD = 7.1;  // 最低温度7.1
    $START_OFFSET_WD = 5*60*2; // 从5点开始
    $WD_diff = $MAX_WD - $MIN_WD;   // 温度差
    $WD_change_prob = 0.1; // 温度变化概率
     
    // 模拟一天的气温,2880为每半分钟采集一次
    $wd_arr[$START_OFFSET_WD] = $MIN_WD;
    $wd_inte1 = getRandFW( (14-5)*60*2, $WD_diff ); // 第一段的区间
    $wd_inte2 = getRandFW( (21-14)*60*2, $WD_diff * 0.9 ); // 第二段的区间
    $wd_inte3 = getRandFW( (24-21 + 5)*60*2, $WD_diff * 0.1 ); // 第三段的区间
 
// 模拟生成数据
    for($i=1; $i<=24*60*2; $i++){
         
        // ----------- 温度 -------------
        // 5~14点,90%概率温度不变, 10%概率温度增加 
        if($START_OFFSET_WD + $i < 14*60*2 && $START_OFFSET_WD + $i > 5*60*2) {
             
            $is_change = false;
            $rd = mt_rand(1,100);
            if($rd<=100 * $WD_change_prob) {
                $is_change = true;
            }
 
            // 升温
            $rd = 0;
            if($is_change) {
                //每次增加的温度是[0.007 ~ 0.28]*100 四舍五入 再 除以100后的随机数
                //$rd = mt_rand(7,280);
                //$rd = round ($rd / 10)/100;   // 除以10然后四舍五入
 
                //$inte = getRandFW( (14-5)*60*2, $WD_diff );
                $rd = mt_rand($wd_inte1['start'], $wd_inte1['end']);
                $rd = round(round ($rd / 10)/100,2);
            }
 
            $wd_arr[$START_OFFSET_WD + $i] = $wd_arr[$START_OFFSET_WD + $i - 1] + $rd;
 
        } else if ( ($START_OFFSET_WD + $i > 14*60*2) && ($START_OFFSET_WD + $i < 21*60*2) ) { // 14点以后21点之前,降低温度差的90%
 
            $is_change = false;
            $rd = mt_rand(1,100);
            if($rd<=100 * $WD_change_prob) {
                $is_change = true;
            }
 
            // 降温
            $rd = 0;
            if($is_change) {
                //$inte = getRandFW( (21-14)*60*2, $WD_diff * 0.9 );
                $rd = mt_rand($wd_inte2['start'], $wd_inte2['end']);
                $rd = round(round ($rd / 10)/100,2);
            }
 
            $wd_arr[$START_OFFSET_WD + $i] = $wd_arr[$START_OFFSET_WD + $i - 1] - $rd;
 
        } else // 21点之后,5点之前,降低温度差的10%
             
            $is_change = false;
            $rd = mt_rand(1,100);
            if($rd<=100 * $WD_change_prob) {
                $is_change = true;
            }
 
            $index = $START_OFFSET_WD + $i;
            $index > 24*60*2 ? $index-=(24*60*2+1) : $index=$index;
 
            // 降温
            $rd = 0;
            if($is_change) {
                //$inte = getRandFW( (24-21 + 5)*60*2, $WD_diff * 0.1 );
                $rd = mt_rand($wd_inte3['start'], $wd_inte3['end']);
                $rd = round(round ($rd / 10)/100,2);
            }
 
            // 大于2880
            $index = $START_OFFSET_WD + $i;
            $index > 24*60*2 ? $index-=(24*60*2+1) : $index=$index;
            //echo $index." --- ";
            $index != 0 ? $wd_arr[$index] = $wd_arr[$index-1] - $rd : $wd_arr[$index] = $wd_arr[24*60*2] - $rd;
            //echo $wd_arr[$index]."<br />";
            //$wd_arr[$index] = $wd_arr[$index-1] + $rd;
 
        }
 
 
date_default_timezone_set('PRC');
    for($i=0; $i<24*60*2; $i++ ) {
 
        $nowDatestep = strtotime(date("Y-m-d",time()));
        $nowtimestep = ( (intval($i/(2*60)))*3600 + (($i-($i%2==0?0:1))/2 - (intval($i/(2*60)))*60)*60 + ($i%2==0 ? 0:30) );
        $newdatetimestep = $nowDatestep + $nowtimestep;
        $nowformatTime = (intval($i/(2*60))).':'.(($i-($i%2==0?0:1))/2 - (intval($i/(2*60)))*60).':'.($i%2==0?'00':'30');
 
 
        // echo $newdatetimestep .'  '. $nowformatTime. ' ' . $wd_arr[$i]. ' ' . $sd_arr[$i]. ' ' . $gz_arr[$i]. ' ' . $aq_arr[$i]. ' ' . $yhqt_arr[$i].'<br>';
 
        echo $newdatetimestep .'  '. $nowformatTime. ' ' . $wd_arr[$i].  '<br>';
 
        //echo " ".( (intval($i/(2*60)))*3600 + (($i-($i%2==0?0:1))/2 - (intval($i/(2*60)))*60)*60 + ($i%2==0 ? 0:30) )."    ".(intval($i/(2*60))).':'.(($i-($i%2==0?0:1))/2 - (intval($i/(2*60)))*60).':'.($i%2==0?'00':'30')."    ".$wd_arr[$i].'<br>';
        //echo $i.'---'.$wd_arr[$i].'<br>';
    }
 
/*
     * 根据温度差和时间范围确定变化率和范围
     * @ 时间差
     * @ 温度差
     *
     */
    function getRandFW($Time_diff, $WD_diff){
         
        // 10%的时间里温度在降
        $bl = round( ($WD_diff / ( $Time_diff * 0.1 ) ) * 2 * 1000 );
 
        // 获得个位数然后
        $inte['start'] = ($bl % 10);
 
        // 获得除了个位后的数
        $inte['end'] = $bl - ($bl % 10);
         
        return $inte;
    }

    效果也不尽如人意。。。

 

解决方案3:

    使用真实离散温度 -》 生成平滑曲线 -》 生成秒级数据

    第一步:去中国天气网找当地附近一天的真实温度数据,可惜只有24小时,温度值还是整数。。。还是整数。。。还是整数。。。

    

 

    第二步:输入到excel中,适当的手工和修改一下小数点后的数据,模拟画个图,基本真实吧。

      

 

    第三步:在excel中,将0、1、2、替换成一天的秒数,为了连续,将首位从1开始

    

 

    第四步,安装此函数绘图神器,Origin Pro,将excel中的数据粘至次神器中,选中A B列并画直线。

      

           

        

    

    第五步:根据曲线,生成,每秒的数据。(拿箭头工具选中曲线,然后操作一下菜单)

    

    要生成86400个点,如图:

    

     

    此时又出现两列新的数据,这两列数据就是我们要的每秒的温度值。

     

 

     将新生成的这两列数,粘如excel中,round一下,绘图,和原图一致,但得到了精确到秒的一天的温度数据。

    

 

 

 

     问题:得到的温度曲线还是有点太“光滑了”,使用随机数波动一下效果也不靠谱。

    

     哪位有更好的模拟方法、精确的模拟算法、更真实的模拟结果 或者 直接有精确到秒的温度数据 更或者,直接有我这个问题的解决方案,可以给在下指点一二。

    码字不易,转载请注明出处,谢谢!    2017-04-22

 

    续:

    使用中又发现一利器,数据点随意拖动啊!!!太实用了!!!

    

 

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