一种基于大数据的设备故障可视化监管系统及方法与流程

1.本发明属于大数据领域，尤其涉及一种基于大数据的设备故障可视化监管系统及方法。


背景技术：

2.随着社会的发展，科技也越来越发达，物联网、大数据、云计算等的大力发展，数据孪生工厂、设备运维检测和仓库运输检测系统的不断完善，对设备系统的监管的要求越来越高，同时需求量越来越大。目前，随着制造业的飞速发展，随着设备多样性和数量的问题，监管的落后导致很多工厂大数据无法结合设备的状态、设备的工作情况进行可视化表达，设备的管理仍然需要大量人工管理，无法高效率对设备进行管理。针对传统设备追溯监管模式存在设备定位信息反馈滞后、设备可视化追溯效果不佳、设备工作状态监管预警缺失的不足，需要开发了一种基于大数据的设备故障可视化监管系统及方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于大数据的设备故障可视化监管系统及方法，通过rfid读写终端完成设备与实物id标签的物理映射与大数据的结合，实现设备的实时定位和追溯，实现设备工作状态的监管预警。
4.为了达到上述目的，本发明第一方面提供了一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，所述系统包括定位编码模块、追溯定位模块和监管预警模块；
5.所述定位编码模块用于对设备进行实时定位和标准编码，并生成设备id标签；
6.所述可视化追溯定位模块用于实现人机交互，利用定位和标准编码实现对设备的实时追溯和移动轨迹回访；
7.所述监管预警模块用于对设备工作故障进行监管及主动报警。
8.进一步地，所述定位编码模块包括位置感知单元、无线局域网传输单元、定位单元和位移轨迹分析单元；所述定位单元用于实时提供定位区域内目标设备的行为信息以及移动轨迹。
9.进一步地，所述所述生成设备id标签使用数据库和本地缓存生成。
10.进一步地，所述标准编码的编码规则为差分曼切斯特编码规则，所述标准编码的编码周期内的数据码流和时钟信息在设备进行同步处理，利用设备中每一台的变化完成数据与时钟的统一。
11.进一步地，所述差分曼切斯特编码规则具体为：
12.在编码周期内，若当前码流为1，则令编码码元的前半部分与前一个编码的电平具有相同属性，后半部分码元与前半部分码元具有相反属性；若当前码流为0，则令编码码元的前半部分与前一个编码的电平具有相反属性，后半部分码元与前半部分码元具有相通属性。
13.进一步地，所述可视化追溯定位模块采用基于svesdk1.0开发了可视化人机交互
界面。
14.进一步地，所述监管预警模块包括触发设备工作状态实时监测单元、触发设备故障状态实时感知单元和触发设备故障状态主动预警单元。
15.进一步地，所述触发设备工作状态实时监测单元用于收集设备工作状态数据作为训练数据集；所述触发设备故障状态实时感知单元用于训练数据集；所述触发设备故障状态主动预警单元用于根据数据集反馈进行监管预警。
16.进一步地，所述差分曼切斯特编码规则在定时器中设置捕获所有单元，开启中断标志位，读取当前i/o的电平值，完成对应值的缓存，进行下一个边沿捕获，依次循环。
17.在本发明的另外一方面提供了一种基于大数据的设备故障可视化监管方法，所述方法包括：
18.通过内网总线接收设备安装的工作状态监测终端发出的数据信息，通过设备信息内网数据中心进入中心数据库进行暂存与融合计算，在底层编码寄主服务器集群中生成唯一性实物id编码；
19.借助设备定位服务器集群实现设备实时定位，通过数据总线上传至轨迹地图自生成服务器，实现设备移动轨迹实施追溯，基于svesdk1.0开发可视化人机交互界面，实现设备移动轨迹实时可视化追溯；
20.通过可视化追溯数据通过追溯中心传输至异常侦测服务器集群，对设备故障状态实时侦测并传输至主动预警服务器集群，借助集群内的深度学习算法实现设备故障状态主动预警。
21.本发明的有益技术效果至少在于以下几点：
22.1、本发明提供了一种基于大数据的设备故障可视化监管系统及方法，综合考虑临工程开发便捷性，给出了系统架构并对系统数据结构进行了分析，引入无线局域网定位技术、差分曼切斯特编码技术、基于svesdk1.0的可视化技术、导航回放技术、深度学习技术等设计并实现了定位编码模块、追溯定位模块和监管预警模块等系统关键模块，对工厂设备的智能管理起到关键性作用。
23.2、使用基于大数据的设备故障可视化监管系统可以实现工厂设备运行的管理，在设备工作中实时记录设备故障状态，并实时报警，有效防止了设备报废或者发生火灾的可能性。
24.3、减少了人工管理的成本，真正实现了智能化。
附图说明
25.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
26.图1为本发明一种基于大数据的设备故障可视化监管系统模块图。
27.图2为本发明一种基于大数据的设备故障可视化监管方法流程图。图3为本发明一种基于大数据的设备故障可视化监管方法在某工厂已装备硬件平台基础上进行扩展适应性改造的示意图。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.实施例一：如图1所示，本发明提供了一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，所述系统包括定位编码模块、追溯定位模块和监管预警模块；
30.所述定位编码模块用于对设备进行实时定位和标准编码，并生成设备id标签；
31.所述可视化追溯定位模块用于实现人机交互，利用定位和标准编码实现对设备的实时追溯和移动轨迹回访；
32.所述监管预警模块用于对设备工作故障进行监管及主动报警。
33.进一步地，所述定位编码模块包括位置感知单元、无线局域网传输单元、定位单元和位移轨迹分析单元；所述定位单元用于实时提供定位区域内目标设备的行为信息以及移动轨迹。
34.感知单元用于数据暂存，获取设备的定位标签以及有效信息。
35.无线局域网传输单元包括服务器或者浏览器等基于无线局域网提供信息传输通道的方式。
36.定位单元包括客户端所使用的用于记录的终端设备，包括电脑终端或者手机终端。可以显示定位信息以及对移动轨迹的解算，同时提供api借口。
37.进一步地，所述所述生成设备id标签使用数据库和本地缓存生成。
38.进一步地，所述标准编码的编码规则为差分曼切斯特编码规则，所述标准编码的编码周期内的数据码流和时钟信息在设备进行同步处理，利用设备中每一台的变化完成数据与时钟的统一。
39.进一步地，所述差分曼切斯特编码规则具体为：
40.在编码周期内，若当前码流为1，则令编码码元的前半部分与前一个编码的电平具有相同属性，后半部分码元与前半部分码元具有相反属性；若当前码流为0，则令编码码元的前半部分与前一个编码的电平具有相反属性，后半部分码元与前半部分码元具有相通属性。
41.进一步地，所述可视化追溯定位模块采用基于svesdk1.0开发了可视化人机交互界面。
42.进一步地，所述监管预警模块包括触发设备工作状态实时监测单元、触发设备故障状态实时感知单元和触发设备故障状态主动预警单元。
43.进一步地，所述触发设备工作状态实时监测单元用于收集设备工作状态数据作为训练数据集；所述触发设备故障状态实时感知单元用于训练数据集；所述触发设备故障状态主动预警单元用于根据数据集反馈进行监管预警。
44.进一步地，所述差分曼切斯特编码规则在定时器中设置捕获所有单元，开启中断标志位，读取当前i/o的电平值，完成对应值的缓存，进行下一个边沿捕获，依次循环。
45.如图2所示，本发明还提供了第二个实施例，一种基于大数据的设备故障可视化监管方法，所述方法包括：
46.s101、通过内网总线接收设备安装的工作状态监测终端发出的数据信息，通过设
备信息内网数据中心进入中心数据库进行暂存与融合计算，在底层编码寄主服务器集群中生成唯一性实物id编码；
47.s102、借助设备定位服务器集群实现设备实时定位，通过数据总线上传至轨迹地图自生成服务器，实现设备移动轨迹实施追溯，基于svesdk1.0开发可视化人机交互界面，实现设备移动轨迹实时可视化追溯；
48.s103、通过可视化追溯定位模块通过追溯中心传输至异常侦测服务器集群，对设备故障状态实时侦测并传输至主动预警服务器集群，借助集群内的深度学习算法实现设备故障状态主动预警。
49.实施例二：以设备故障可视化追溯监管系统以工程实践为导向，考虑到经济便捷性，在某工厂已装备硬件平台基础上进行扩展适应性改造，具体如图3所示。系统工程实践评估及临床统计学分析平台布置采用三个模式，第一层通过内网总线接收设备安装的工作状态监测终端发出的数据信息，通过设备信息内网数据中心进入中心数据库进行暂存与融合计算，在底层编码寄主服务器集群中生成唯一性实物id编码；第二层借助设备定位服务器集群实现设备实时定位，通过数据总线上传至轨迹地图自生成服务器，实现设备移动轨迹实施追溯，基于svesdk1.0开发可视化人机交互界面，实现设备移动轨迹实时可视化追溯；第二层提供的可视化追溯数据通过追溯中心传输至异常侦测服务器集群，实现设备故障状态实时侦测并通过物联网关传输至主动预警服务器集群，借助集群内寄主的深度学习算法实现设备故障状态主动预警。
50.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，其特征在于，所述系统包括定位编码模块、追溯定位模块和监管预警模块；所述定位编码模块用于对设备进行实时定位和标准编码，并生成设备id标签；所述可视化追溯定位模块用于实现人机交互，利用定位和标准编码实现对设备的实时追溯和移动轨迹回访；所述监管预警模块用于对设备工作故障进行监管及主动报警。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，其特征在于，所述定位编码模块包括位置感知单元、无线局域网传输单元、定位单元和位移轨迹分析单元；所述定位单元用于实时提供定位区域内目标设备的行为信息以及移动轨迹。3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，其特征在于，所述生成设备id标签使用数据库和本地缓存生成。4.根据权利要求2所述的一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，其特征在于，所述标准编码的编码规则为差分曼切斯特编码规则，所述标准编码的编码周期内的数据码流和时钟信息在设备进行同步处理，利用设备中每一台的变化完成数据与时钟的统一。5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，其特征在于，所述差分曼切斯特编码规则具体为：在某个编码周期内，若当前码流为1，则令编码码元的前半部分与前一个编码的电平具有相同属性，后半部分码元与前半部分码元具有相反属性；若当前码流为0，则令编码码元的前半部分与前一个编码的电平具有相反属性，后半部分码元与前半部分码元具有相通属性。6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，其特征在于，所述可视化追溯定位模块采用基于svesdk1.0开发了可视化人机交互界面。7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，其特征在于，所述监管预警模块包括触发设备工作状态实时监测单元、触发设备故障状态实时感知单元和触发设备故障状态主动预警单元。8.根据权利要求7所述的一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，其特征在于，所述触发设备工作状态实时监测单元用于收集设备工作状态数据作为训练数据集；所述触发设备故障状态实时感知单元用于训练数据集；所述触发设备故障状态主动预警单元用于根据数据集反馈进行监管预警。9.根据权利要求5所述的一种基于大数据的设备故障可视化监管系统，其特征在于，所述差分曼切斯特编码规则在定时器中设置捕获所有单元，开启中断标志位，读取当前i/o的电平值，完成对应值的缓存，进行下一个边沿捕获，依次循环。10.一种基于大数据的设备故障可视化监管方法，其特征在于，所述方法包括：通过内网总线接收设备安装的工作状态监测终端发出的数据信息，通过设备信息内网数据中心进入中心数据库进行暂存与融合计算，在底层编码寄主服务器集群中生成唯一性实物id编码；借助设备定位服务器集群实现设备实时定位，通过数据总线上传至轨迹地图自生成服务器，实现设备移动轨迹实时追溯，基于svesdk1.0开发可视化人机交互界面，实现设备移动轨迹实时可视化追溯；
通过可视化追溯定位模块通过追溯中心传输至异常侦测服务器集群，对设备故障状态实时侦测并传输至主动预警服务器集群，借助主动预警服务器集群内的深度学习算法实现设备故障状态主动预警。

技术总结
本发明提出了一种基于大数据的设备故障可视化监管系统及方法，系统包括定位编码模块、追溯定位模块和监管预警模块；定位编码模块用于对设备进行实时定位和标准编码，并生成设备ID标签；可视化追溯定位模块用于实现人机交互，利用定位和标准编码实现对设备的实时追溯和移动轨迹回访；监管预警模块用于对设备工作故障进行监管及主动报警。本发明通过RFID读写终端完成设备与实物ID标签的物理映射与大数据的结合，实现设备的实时定位和追溯，实现设备工作状态的监管预警。设备工作状态的监管预警。设备工作状态的监管预警。


技术研发人员：陈飞跃 贺永芳 黄华锋
受保护的技术使用者：普锐米勒机床（东莞）有限公司
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/8/5