[发明专利]一种面向分布式制造系统中异构设备的监控系统

权利要求书

1.一种面向分布式制造系统中异构设备的监控系统，其特征在于，包括：分布式制造车间和云服务单元，一个云服务单元对应多个分布式制造车间；

分布式制造车间包括：异构数据采集模块和异构数据处理模块；

所述异构数据采集模块，用于采集分布式制造系统中异构设备数据及传感器数据；

所述异构数据处理模块，用于对异构数据采集模块采集到的数据进行处理；其包括：车间时序数据库、数据处理模块、设备模型构建模块；

车间时序数据库，用于存储由异构数据采集模块采集到的实时数据；

数据处理模块，用于对异构数据采集模块采集到的数据进行处理，包括数据降噪，数据降维，异常数据剔除，缺失数据填充；

设备模型构建模块，用于根据车间中异构设备的基本信息、状态信息和设备功能信息对异构设备进行建模；

云服务单元包括：中心数据库、数据监测分析模块、交互模块；

所述中心数据库，接收来自不同分布式制造车间的数据；分为中心时序数据库和中心关系数据库，中心时序数据库用于存储车间中异构设备历史运行数据；中心关系数据库用于存储经过建模后的数据，将车间内处理后数据和传感器数据与异构设备进行关联；

所述数据监测分析模块，用于实时数据计算和离线数据分析；

实时数据计算具体为：根据设备模型构建模块建立的设备模型对车间内的环境和异构设备间的状态进行计算；

离线数据分析具体为：对异构设备的历史数据进行分析，利用卷积神经网络对异构设备的状态进行预测，产生相应的告警通知；

交互模块，用于提供人机交互界面。

2.根据权利要求1所述的面向分布式制造系统中异构设备的监控系统，其特征在于，所述异构数据采集模块采集数据具体包括：

利用TCP/IP协议与异构设备的控制系统连接，从而获取异构设备开放的数据，所述异构设备向放的数据包括：当前设备运行状态、工件加工状态；

通过ModBus总线或/及USB总线与传感器连接，采集传感器数据，所述传感器数据包括：机床主轴的震动、刀具及油箱部位的温度信号、机床的电流、电压信号。

3.根据权利要求1所述的面向分布式制造系统中异构设备的监控系统，其特征在于，所述数据处理模块对数据进行处理具体包括：对于缺失值利用均值插补方法进行补全，利用min-max标准化方法消除样本不同属性具有不同量级时的影响；利用小波阈值算法，选取小波基将含有噪声的信号进行N层小波分解对不同层数系数选择不同与之进行阈值量化处理，将噪声信号的系数滤掉，然后再对量化后的小波系数重构，得到降噪完成的有效信号。

4.根据权利要求1所述的面向分布式制造系统中异构设备的监控系统，其特征在于，所述异构设备的基本信息包含设备的名称、型号、参数以及部件信息；所述设备状态信息指在运行过程中设备自身的状态参数及设备周边传感器采集的设备的运行参数，包括运行状态、感知状态和空间状态；所述设备功能信息指设备与设备之间的通信能力以及设备与环境之间的通信能力，包括控制功能、测量功能、输入功能、输出功能。

5.根据权利要求1所述的面向分布式制造系统中异构设备的监控系统，其特征在于，所述实时数据计算具体为：对车间内的环境和异构设备间的状态进行计算具体为：利用离线数据训练出来的基于深度迁移学习的故障诊断模型，对实时数据进行监测。

6.根据权利要求1所述的面向分布式制造系统中异构设备的监控系统，其特征在于，所述离线数据分析具体包括：

以离线数据中异构设备的振动、温度数据与异构设备的故障数据组合成神经网络的训练集，将异构设备的振动、温度数据作为输入，异构设备的故障结果作为输出，构建包含输入层、卷积层、池化层及输出层的卷积神经网络，其中卷积层和池化层采用交替设置，一个卷积层连接一个池化层，后面在连接一个卷积层的方式，设置若干层；通过卷积层与池化层提取隐藏在数据职中的结构特征，从而获得输入的异构设备的振动、温度数据与异构设备的故障之间的关系，实现对设备的诊断；

再用经过离线数据训练的故障诊断模型，去分析实时数据，将实时的振动、温度数据作为故障诊断模型的输入，判断当前设备是否存在故障。

7.根据权利要求1所述的面向分布式制造系统中异构设备的监控系统，其特征在于，所述交互模块用于系统设置，设备台账、设备实时数据查看，设备运行记录查看，告警记录查询，车间数据查看，制造系统数据查看。