[发明专利]基于物联网的数控机床智能监控系统

权利要求书

1.基于物联网的数控机床智能监控系统，其特征是，包括设于数控机床上的多个传感器、用于通过所述传感器采集所述数控机床的状态信息数据的数据收集子系统、用于对数据收集子系统采集的状态信息数据进行预处理的数据处理子系统、用于存储预处理后的状态信息数据的物联网服务器和用于显示所述状态信息数据的用户终端；所述数据收集子系统分别与所述传感器和数据处理子系统连接，数据处理子系统与所述用户终端分别与所述物联网服务器连接；所述数据处理子系统包括数据异常检测模块和数据融合处理模块，数据异常检测模块用于对状态信息数据进行异常检测并对检测出的异常数据进行修复，数据融合处理模块用于对状态信息数据进行融合处理；数据异常检测模块对状态信息数据进行异常检测，具体包括：

(1)设定数据分析时间窗口的宽度N，采用该数据分析时间窗口实时扫描数据收发模块发送的状态信息数据，若扫描到一状态信息数据y_i超出预设的正常范围，则进行(2)；否则判定该状态信息数据正常；

(2)计算扫描状态信息数据y_i的数据分析时间窗口内状态信息数据的均值、标准差和中值；

(3)若状态信息数据y_i符合下列条件，则判定该状态信息数据y_i为正常；否则判断状态信息数据y_i为异常数据：

式中，为扫描状态信息数据y_i的数据分析时间窗口内状态信息数据的均值，u为扫描状态信息数据y_i的数据分析时间窗口内状态信息数据的标准差；

数据异常检测模块对检测出的异常数据进行修复，具体包括：若判断状态信息数据y_i为异常数据，采用修复值替换该异常数据，并进行标记；

其中，设定修复值的计算公式为：

式中，y′表示修复值，max为当前数据分析时间窗口内状态信息数据的最大值，min为当前数据分析时间窗口内状态信息数据的最小值，y_med为当前数据分析时间窗口内状态信息数据的中值；

数据融合处理模块对状态信息数据进行融合处理，具体为：将属于同一类型且属于同一分区的传感器视为同一融合组成单元，对属于同一融合组成单元的状态信息数据以时间周期为单位进行融合处理，具体包括：

(1)将属于同一融合组成单元的状态信息数据作为参与融合的基础数据，计算其中每个传感器(1)对应的各时间周期的基础数据平均值，并计算每个传感器(1)对应的各时间周期内已标记的状态信息数据数量；

(2)提取各传感器在同一时间周期的基础数据平均值作为待融合数据，组成待融合数据序列k为提取到的基础数据平均值个数，获取各待融合数据对应的传感器(1)的噪声方差；

(3)计算各待融合数据对应的传感器(1)的可靠度：

式中，E_i表示第i个待融合数据对应的传感器(1)，E_l表示第l个待融合数据对应的传感器(1)，表示传感器(1)E_i的可靠度，为传感器(1)E_i的噪声方差，为传感器(1)E_l的噪声方差；为在所述第i个待融合数据对应的时间周期内，传感器(1)E_i采集的状态信息数据中已标记的状态信息数据数量；为在所述第l个待融合数据对应的时间周期内，传感器(1)E_i采集的状态信息数据中已标记的状态信息数据数量；

(4)按照下列公式对待融合数据序列进行融合处理：

式中，y表示融合结果。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的数控机床智能监控系统，其特征是，所述数据收集子系统包括用于将传感器信号转换为对应的状态信息数据的信号适配器，所述信号适配器与所述传感器连接。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的数控机床智能监控系统，其特征是，所述数据收集子系统还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与所述传感器连接。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的数控机床智能监控系统，其特征是，所述用户终端包括LED显示屏、LCD显示屏、智能手机、笔记本、桌上型电脑中的任意一种或任意几种。