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    Sprung bei Durchschnittsberechnung

    This topic has been deleted. Only users with topic management privileges can see it.
    • A
      AndyGR42 @ecurb last edited by

      @ecurb

      Moin. Hast Du dir die Werte mal über History in der Tabelle angesehen, ob da nicht tatsächlich extreme Ausreißer drin sind? Das wäre zumindest eine Erklärung.

      Ansonsten nutze ich für meinen Windmesser eine Normalverteilung / Dichtefunktion um die Daten zu glätten. Das würde die Auswirkung einzelner Ausreißer in deinem Fall praktisch gegen Null gehen lassen.

      Du müsstest das Script etwas anpassen. Es wäre auch weniger Komplex. In meinem Fall zeichnen die Sensoren mit hoher Frequenz (1 Hz) Messwerte auf und übertragen diese als Array (je 30 Werte) zu iobroker. Den Teil kannst Du dir also komplett schenken.

      Die Arrays werden persistent in JS angelegt und entsprechend gefüllt. Das Update erfolgt durch die Funktion update_wind......History (Shift). Diese Funktion must Du an deinen Bedarf anpassen. Dann natürlich auch die historyTime und die Berechnung der Array Länge.

      In den "process" Funktionen wird zunächst geprüft ob überhaupt ausreichend Daten im Array sind. Ansonsten wird der letzte Wert zurück gegeben, der auch -1 sein kann wenn gar keine Daten vorliegen.

      Die calc_PDF Funktion gibt dann den normalisierten Wert zurück.

      
      // process wind speed / guest
      
      const historyTime = 60; // minutes to cache for calculation
      const valuesPerArray = 30; // number of values per arry from sensor. MUST be the same size like configured in the device sketch!
      const windArrayLength = historyTime * 60; // 60 if sample frequence is 1Hz
      
      // create memory persistent arrays
      
      let windSpeedHistory = new Array(windArrayLength); 
      let windDirrectionHistory = new Array(windArrayLength);
      
      var i;
      
      for (i = 0; i < windArrayLength; i++){ //fill array with -1
          
          windSpeedHistory[i] = -1;
          windDirrectionHistory[i] = -1;
      }
      
      // process wind speed
      
      on({id: "0_userdata.0.IoT.WindSensor.WindSpeedArray", change: "any"}, function (obj) {
          var value = obj.state.val;
          var oldValue = obj.oldState.val;
          var windSpeed = 0;
          
          update_windSpeedHistory(get_NumArray(value));
      
          var WSHsum = windSpeedHistory.reduce((a, b) => a + b, 0);
          var WSHindex = windSpeedHistory.indexOf(-1);
          var WSHlength = windSpeedHistory.length;
          WSHsum += (WSHlength - WSHindex);
      
          if (windSpeedHistory[0] != WSHsum / WSHindex)
          {
              windSpeed = calc_PDF(windSpeedHistory);
          }
          else
          {
              windSpeed = windSpeedHistory[0];
          }
      
          setState('0_userdata.0.IoT.Weather.WindSpeed', windSpeed);  //in km/h
          setState('0_userdata.0.IoT.Weather.WindGuest', Math.max.apply(Math, windSpeedHistory));  //in km/h
      });
      
      // process wind direction
      
      on({id: "0_userdata.0.IoT.WindSensor.WindDirectionArray", change: "any"}, function (obj) {
          var value = obj.state.val;
          var oldValue = obj.oldState.val;
          var windDirectionNumeric = 0;
      
          update_windDirectionHistory(get_NumArray(value));
      
          var WDHsum = windDirrectionHistory.reduce((a, b) => a + b, 0);
          var WDHindex = windDirrectionHistory.indexOf(-1);
          var WDHlength = windDirrectionHistory.length;
          WDHsum += (WDHlength - WDHindex);
      
          if (windDirrectionHistory[0] != WDHsum / WDHindex)
          {
              windDirectionNumeric = calc_PDF(windDirrectionHistory);
          }
          else
          {
              windDirectionNumeric = windDirrectionHistory[0];
          }
      
          setState('0_userdata.0.IoT.Weather.WindDirectionNumeric', windDirectionNumeric);
          setState('0_userdata.0.IoT.Weather.WindDirection', get_WindDirectionName(windDirectionNumeric));
      });
      
      // ################################### helper funcions
      
      // split and convert string to numeric array
      
      function get_NumArray(inputString) {
      
          var strArray = inputString.split(",");
          var strArrayLength = strArray.length;
          let numArray = new Array(strArrayLength);
      
          var i = 0;
      
          for (i = 0; i < strArrayLength; i++ ) {
              numArray[i] = parseFloat(strArray[i]);
          };
      
          return numArray;
      }
      
      // shift and update the windSpeedHistory array
      
      function update_windSpeedHistory(numArray)
      {
          var numArrayLength = numArray.length;
          var windSpeedHistoryLength = windSpeedHistory.length;
      
          var i;
      
          for (i = windSpeedHistoryLength - 1; i >= 0; i--)
          {
              if (i > 29)
              {
                  windSpeedHistory[i] = windSpeedHistory[i - 30];
              }
              else
              {
                  windSpeedHistory[i] = numArray[i];
              }
          }
      }
      
      // shift and update the windDirectionHistory array
      
      function update_windDirectionHistory(numArray)
      {
          var numArrayLength = numArray.length;
          var windDirectionHistoryLength = windDirrectionHistory.length;
      
          var i;
      
          for (i = windDirectionHistoryLength - 1; i >= 0; i--)
          {
              if (i > 29)
              {
                  windDirrectionHistory[i] = windDirrectionHistory[i - 30];
              }
              else
              {
                  windDirrectionHistory[i] = numArray[i];
              }
          }
      }
      
      // ################################### get wind direction name from number
      
      function get_WindDirectionName(WindDirectionNumeric) {
      
          switch (WindDirectionNumeric) {
              case 22: return "Nord-Nordost";
              case 45: return "Nordost"; 
              case 67: return "Ost-Nordost";
              case 90: return "Ost";
              case 112: return "Ost-Südost";
              case 135: return "Südost";
              case 157: return "Süd-Südost";
              case 180: return "Süd";
              case 202: return "Süd-Südwest";
              case 225: return "Südwest";
              case 247: return "West-Südwest";
              case 270: return "West";
              case 292: return "West-Nordwest";
              case 315: return "Nordwest";
              case 337: return "Nord-Nordwest";
              case 360: return "Nord";
          }
          return "n/a";
      }
      
      // ################################### calc mean value (normal distribution)
      
      function calc_PDF(numArray) {
      
          var i = 0;
          var numArrayLength;
      
          // cualculate vaild length of array (until first -1)
          
          if(numArray.indexOf(-1) > 0) {
              numArrayLength = numArray.indexOf(-1);
          }
          else {
              numArrayLength = numArray.length;
          }
          
          // calculate the arithmetic mean
          
          var sum = 0;
      
          for (i = 0; i < numArrayLength; i++ ) {
              sum += numArray[i];
          };
          
          var arMean = sum / numArrayLength;
      
          // calculate the variant and standard deviation
      
          var x = 0;
          
          for (i = 0; i < numArrayLength; i++ ) {
              x += Math.pow(numArray[i] - arMean, 2);
          };
      
          var varinat = 1 / (numArrayLength - 1) * x;
          var stdDev = Math.sqrt(varinat);
          
          // calculate the normal distribution (Probability Density Function)
      
          let PDFArray = new Array();
          let PDFparam = new Array();
              
          PDFparam[0] = arMean;
          PDFparam[1] = stdDev;
          PDFArray = pdf("norm" ,numArray, PDFparam); 
      
          // get the median and the predicted value
      
          var median = Math.max.apply(Math, PDFArray);
          const medianNumber = (element) => element == median;
      
          var index = PDFArray.findIndex(medianNumber);
      
          //for debugging
       /*
          var max = Math.max.apply(Math, NumArray);
          var min = Math.min.apply(Math, NumArray);
      
          console.log("sum = " + sum + ", arMean = " + arMean + ", varinat = " + varinat + ", stdDev = " + stdDev + ", median = " + median + ", index = " + index);
      */
          return(numArray[index]);
      }
      
      
      // ################################### PDF algorithem (University of Utah)
      
      function pdf(type,xpdft,paramt) {
      
          var ypdf = new Array;
      
          if (xpdft.constructor != Array) { 
      
              var xpdf = new Array;
              xpdf[0] = xpdft; 
          }
          else {xpdf = xpdft;}
          
          if (paramt.constructor != Array) {
              
              var param = new Array; 
              param[0] = paramt; 
          }
          else {param = paramt}
      
      
          if (type=='norm') {    //normal, gaussian distribution
              
              if (param == null) {param = new Array(0,1);}
              
              var c1 = Math.sqrt(1 / (2 * Math.PI)) / param[1];
              
              var c2 = 1 / (2 * param[1] * param[1]);
              
              for ( var ip = 0; ip < xpdf.length; ip++ ){
      
                  ypdf[ip] = c1 * Math.exp(-(xpdf[ip] - param[0]) * (xpdf[ip] - param[0]) * c2);
              }
          }
      
          return ypdf;
      }
      
      
      E 1 Reply Last reply Reply Quote 0
      • paul53
        paul53 @ecurb last edited by

        @ecurb sagte: obwohl der echte Messwert gar nicht so extrem schwankt.

        Sicher? Lasse mal einen kürzeren Zeitraum (um den Aussetzer) darstellen oder schau in die History-Tabelle.

        1 Reply Last reply Reply Quote 0
        • E
          ecurb @AndyGR42 last edited by

          hey vielen Dank schon mal für die Antworten

          @andygr42
          Reingeschaut habe ich noch nicht in die Tabelle. Immer nur mit "Flot" wenn ich dort so na ran gehe das ich die einzelnen Messwerte als punkte sehen kann sieht es so aus das nur die Berechneten werte "Springen".

          Dein Skript muss ich mir mit etwas zeit anschauen und auf mich anpassen. (Bin in der Java Welt noch nicht ganz so sicher wie in anderen Welten).
          Ich denke aber das ich es die Tage abends schaffe.

          @paul53
          meinst du eventuelle so?
          Gas-Messwerte.PNG

          Ich finde da kann man schön sehen das alle:

          • 10 Minuten ein Roter Messwert erscheint
          • 1 Minute ein grüner & lila punkt erscheint.
          • Blaue Punkte kommen je nach geändertem Messwert. Also unregelmäßig.

          Vielen Dank noch mal sobald ich weitermachen konnte melde ich mich wieder.

          Grüße
          Bruce

          paul53 1 Reply Last reply Reply Quote 0
          • paul53
            paul53 @ecurb last edited by paul53

            @ecurb sagte: meinst du eventuelle so?

            In dieser Darstellung sieht man keine Ausreißer unter 18,00 kg.

            EDIT: Da innerhalb einer Minute eine ausreichende Anzahl Messwerte eingehen, würde ich Ausreißer so ausschließen:

            const idMesswert = '...';
            const idMittel = '...';
            
            // vor erstem Skriptstart Wert manuell so genau wie möglich in Datenpunkt eintragen 
            var mittel = getState(idMittel).val;
            var werte = [];
            
            function mathMean(myList) {
              return myList.reduce(function(x, y) {return x + y;}) / myList.length;
            }
            
            on({id: idMesswert}, function (dp) {
              if(Math.abs(dp.state.val - mittel) < 0.05) {
                werte.push(dp.state.val);
              }
            });
            
            schedule("* * * * *", function () {
              if(werte.length) mittel = mathMean(werte);
              setState(idMittel, mittel, true);
              werte = [];
            });
            

            Blockly-Version:

            Bild_2021-08-01_190206.png

            E 1 Reply Last reply Reply Quote 0
            • E
              ecurb @paul53 last edited by ecurb

              @paul53
              Hey
              ich habe das mal erstellt und gestartet. Morgen denke ich kann ich sehen ob es funktioniert.

              Es stimmt schon das der Blaue wert keine großen Ausreißer hat.
              Genau aus diesem Grund verstehe ich ja nicht warum meine durchschnitts berechnung quasi Springt.
              Gas-Messwerte_sprung.png

              links und rechts springt der wert. Wärend dessen ist der wert dann wieder konstant.

              Und ich berechne den durchschnitt ja in 2 verschiedenen Skripten und auf 2 verscheidene arten.

              Viele grüße

              Bruce

              paul53 2 Replies Last reply Reply Quote 0
              • Asgothian
                Asgothian Developer @ecurb last edited by Asgothian

                @ecurb

                Zeig doch bitte mal dein Blockly Skript. Es sieht so aus als ob da etwas nicht zusammen passt.

                Die rote und grüne Linie passen prinzipiell zusammen - was mich auf einen systematischen Fehler in deine, Skript schließen lässt.

                A.

                M 1 Reply Last reply Reply Quote 0
                • M
                  MartyBr @Asgothian last edited by

                  @ecurb
                  Ich nutze das geniale Script von @paul53 .
                  Das berechnet dir für beliebige Datenpunkte gemittelten Werte und Min und Max Werte. Das kannst du einfach um weitere DPs mit einem Eintrag im Config-Teil erweitern.
                  Das läuft bei mir mit fast allen Wetterwerten meiner Wetterstation absolut unauffällig und stabil:
                  https://forum.iobroker.net/topic/1037/gleitender-durchschnitt-min-max-über-def-zeitraum

                  1 Reply Last reply Reply Quote 0
                  • paul53
                    paul53 @ecurb last edited by paul53

                    @ecurb sagte: Es stimmt schon das der Blaue wert keine großen Ausreißer hat.

                    Oder man sieht sie nur nicht, da Werte unter 18,00 kg nicht dargestellt werden. Stelle mal das Minimum für die blaue Kurve auf 0 kg.

                    Für eine Glättung der Kurve sollte ein gleitender Mittelwert über 60 Minutenwerte ausreichend sein. Hier eine entsprechende Erweiterung:

                    Blockly_temp.JPG

                    Unter "0_userdata.0":

                    Bild_2021-08-01_185317.png

                    Das "Netto Gasgewicht" (Gewicht - Leergewicht der Gasflasche) würde ich allerdings in einem Alias abbilden.

                    E 1 Reply Last reply Reply Quote 0
                    • E
                      ecurb @paul53 last edited by

                      Hallo Zusammen,

                      auf die schnelle hier meine beiden Skripte. Dies habe ich als zweites erstellt da ich das Problem mit dem Blocky Skript hatte. Um keine Fehler zu machen bei einer Schleife habe ich es in einzelne Bedingungen gemacht um erst einmal die Funktion zu prüfen.

                      schedule("* * * * *", async function () {
                        if (1 == (new Date().getMinutes())) {setState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_01"/*Min_01*/, (getState("0_userdata.0.Gas-Flasche.Messwerte.Gewicht").val - getState("0_userdata.0.Gas-Flasche.Messwerte.Flaschen-Gewicht").val));  }
                        if (2 == (new Date().getMinutes())) {setState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_02"/*Min_02*/, (getState("0_userdata.0.Gas-Flasche.Messwerte.Gewicht").val - getState("0_userdata.0.Gas-Flasche.Messwerte.Flaschen-Gewicht").val));  }
                        if (3 == (new Date().getMinutes())) {setState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_03"/*Min_03*/, (getState("0_userdata.0.Gas-Flasche.Messwerte.Gewicht").val - getState("0_userdata.0.Gas-Flasche.Messwerte.Flaschen-Gewicht").val));  }
                        if (4 == (new Date().getMinutes())) {setState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_04"/*Min_04*/, (getState("0_userdata.0.Gas-Flasche.Messwerte.Gewicht").val - getState("0_userdata.0.Gas-Flasche.Messwerte.Flaschen-Gewicht").val));  }
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                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_30").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_31").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_32").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_33").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_34").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_35").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_36").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_37").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_38").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_39").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_40").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_41").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_42").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_43").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_44").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_45").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_46").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_47").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_48").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_49").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_50").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_51").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_52").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_53").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_54").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_55").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_56").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_57").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_58").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_59").val +
                       getState("0_userdata.0.Gewichtsdurchschnitt.1-Stunde.Min_60").val 
                       ) / 60));
                      });
                      

                      das Entspricht der Lila Linie.

                      und nun kommt die Grüne Line (hier bitte nicht verwirren lassen das da was mit Tages Durchschnitt steht)

                      Skript.PNG

                      den Rest kann ich erst heute abend (bin in einer anderen Zeitzone) testen.

                      Was ich jetzt schon mal sagen kann das wenn ich in Flote gar keine Angaben zu Skala mache geht die automatische Skala nicht auf null.

                      Vielen dank
                      Bruce

                      paul53 1 Reply Last reply Reply Quote 0
                      • paul53
                        paul53 @ecurb last edited by paul53

                        @ecurb sagte: das Entspricht der Lila Linie.

                        Die Werte zur Mittelwertbildung werden unmittelbar nach dem Schreiben wieder eingelesen, was aufgrund der asynchronen Ausführung von setState() nicht (oder nur manchmal) funktioniert. Außerdem sind 60 Datenpunkte Overkill, da ein Datenpunkt vom Typ "Liste" ("array") ausreicht (siehe meine Erweiterung).

                        @ecurb sagte in Sprung bei Durchschnittsberechnung:

                        und nun kommt die Grüne Line

                        Die Liste wird bei jedem Skriptstart mit dem zufälligen Messwert gefüllt.

                        Beide Skripte sollen eigentlich das gleiche machen (gleitender Durchschnitt über 60 Minutenwerte).

                        1 Reply Last reply Reply Quote 0
                        • paul53
                          paul53 @ecurb last edited by paul53

                          @ecurb sagte: links und rechts springt der wert. Wärend dessen ist der wert dann wieder konstant.

                          Mir fällt auf, dass die Dauer der Abweichung genau eine Stunde beträgt, d.h. in der Liste weicht ein Wert - abgetastet um 9:56 Uhr - stark nach unten ab und nach einer Stunde ist dieser Wert "raus geschoben". Dieser Wert ist wahrscheinlich 0, da die Abweichung ca. -0,3 (18,4 / 60) beträgt.

                          1 Reply Last reply Reply Quote 0
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