[RainflowCounting] reversals( )

raw 데이터에서  사이클을 추출하기 위해 가장 먼저 해야할 일은 변곡점(Peak 값과 Valley 값)을 찾아내는 것이다. 

reversals 함수가 해당 기능을 하고 있다. 

전체 코드

def reversals(series):
    series = iter(series)

    # 첫번째, 두번째 데이터 지정
    x_last, x = next(series, None), next(series, None)
    if x_last is None or x is None:
        return

    # 첫번째 범위 설정
    d_last = (x - x_last)

    # 첫 데이터(시작점)을 저장한 후 순회 시작
    yield 0, x_last
    index = None

    for index, x_next in enumerate(series, start=1):
        if x_next == x:
            continue
        # d_last와 비교할 범위 지정
        d_next = x_next - x

        # 비교하는 두 범위의 기울기 부호가 반대라면, 
        # 기울기 역전 구간이므로 x를 변곡점으로 저장
        if d_last * d_next < 0:
            yield index, x

        # 다음 비교 범위 지정
        x_last, x = x, x_next
        d_last = d_next

    if index is not None:
        yield index + 1, x_next

사용 변수

1. x_last
2. x
3. x_next
4. d_last ( = x - x_last )
5. d_next (= x_next - x )

초기 데이터가 다음과 같을 때,

x_last, x = next(series, None), next(series, None)
if x_last is None or x is None:
     return

 d_last = (x - x_last)

이런식으로 한칸식 뒤로 밀면서 d_last 와 d_next를 계산한다고 생각하면 된다. 

변곡점 찾기

yield 0, x_last
index = None
for index, x_next in enumerate(series, start=1):
    if x_next == x:
        continue
    d_next = x_next - x
    if d_last * d_next < 0:
        yield index, x
    x_last, x = x, x_next
    d_last = d_next

if index is not None:
    yield index + 1, x_next

우선 첫번째 데이터는 첫번째 변곡점이기 때문에 yield로 값을 넣어준 후 series 순환을 시작한다.

만약 d_last 와 d_next를 곱했을 때 그 값이 음수라면, 그 말은 두 구간의 기울기의 부호가 다르다는 말이므로 변곡점이 된다.

데이터를 한칸씩 이동하면서  d_next 와 d_last의 기울기 부호를 통해 index 와  value를 저장해준다. 

결과 보기

# 함수 실행 결과 (index,value)
reversal_lst = list(rainflow.reversals(load_dt))
reversal_lst

시각화하여 보면,

# 시각화
dic = {x:y for x,y in reversal_lst }

plt.figure(figsize=(8,4))
plt.plot(load_idx,load_dt)
plt.plot(list(dic.keys()),list(dic.values()),'ob',)
plt.axhline(0, color='white', lw=1)
plt.xticks(load_idx)

for i in dic:   
    plt.text(i,dic[i],
             f'{i}',
            color='white',
            horizontalalignment='center',
            verticalalignment='bottom'
    )
plt.show()

변곡점이 잘 저장된걸 확인할 수 있다.

+ ) 

사용한 예시 데이터가 너무 단순한 것 같아 임의로 데이터를 다시 만들어서 적용해봤다.

기울기가 변화하더라도, 기울기 부호가 변하지 않는 경우 변곡점으로 들어가지 않는 것을 확인할 수 있다.