[發(fā)明專利]用于工業(yè)信息物理系統(tǒng)的前置服務適配和故障診斷裝置

有效

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• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107193271B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 陶冶;程航;唐瑞春;丁香乾
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;H04L29/08
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

1.一種用于工業(yè)信息物理系統(tǒng)的前置服務適配和故障診斷裝置，其特征在于，包括：

端口，其具有多種類型的接口，用于與不同接口類型的工業(yè)設備連接通信；

采集轉換模塊，其根據所述工業(yè)設備的接口類型加載與該接口類型相適配的底層協(xié)議，以獲取所述工業(yè)設備的運行狀態(tài)參數；

故障診斷模塊，其根據所述工業(yè)設備的運行狀態(tài)參數，利用自動編碼器網絡提取特征向量，輸入至支持向量機分類器，進行故障類型的匹配，以生成故障診斷結果；

服務適配模塊，其提供標準的Web服務接口響應用戶的服務請求，根據服務請求和工業(yè)設備的指令代碼格式動態(tài)地加載基于解釋語言的驅動腳本，解析出其中的控制指令，并通過所述采集轉換模塊轉換成工業(yè)設備可接受的指令格式，發(fā)送至所述工業(yè)設備，控制所述工業(yè)設備的工作狀態(tài)；所述服務適配模塊接收故障診斷模塊輸出的故障診斷結果，并利用所述的驅動腳本封裝成面向標準服務的應答格式，供用戶訪問。

2.根據權利要求1所述的前置服務適配和故障診斷裝置，其特征在于，在所述采集轉換模塊中設置有多種類型的底層協(xié)議和頂層協(xié)議，所述采集轉換模塊根據工業(yè)設備的接口類型加載與該接口類型相適配的底層協(xié)議，創(chuàng)建采集線程，以獲取工業(yè)設備的運行狀態(tài)參數，并根據用戶和上位機應用程序的配置加載相應的頂層協(xié)議，對采集到的運行狀態(tài)參數進行協(xié)議轉換，轉換成執(zhí)行層可識別的服務，完成采集數據到標準服務的適配。

3.根據權利要求1所述的前置服務適配和故障診斷裝置，其特征在于，在對所述自動編碼器網絡進行模型訓練時，將樣本數據作為x，將所述樣本數據x的編碼作為y，y對應的解碼輸出作為z，代入公式：

y=s(W₁ x+b₁)

z=s(W₂ y+b₂)，

其中，s為非線性函數；W₁和W₂分別為權值矩陣，b₁和b₂分別為偏置值向量；采用隨機梯度下降法優(yōu)化整個深層網絡，訓練整個深層網絡的權值矩陣和偏置值向量，計算出參數（W₁、W₂、b₁、b₂）。

4.根據權利要求3所述的前置服務適配和故障診斷裝置，其特征在于，在訓練所述支持向量機分類器模型時，將故障類型數據分類平面懲罰因子和核函數參數分別抽象成N 維空間中的微粒群，采用粒子群優(yōu)化算法對核函數和懲罰因子進行優(yōu)化，通過迭代逐步搜尋出核函數和懲罰因子的最優(yōu)值，構建出支持向量機分類器。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的前置服務適配和故障診斷裝置，其特征在于，所述服務適配模塊通過腳本編輯器編寫服務接口所映射的函數，并動態(tài)加載至驅動器，驅動器解析并執(zhí)行腳本文件內調用的控制指令，實現實時服務適配。

6.根據權利要求5所述的前置服務適配和故障診斷裝置，其特征在于，所述服務適配模塊針對不同的工業(yè)設備、工業(yè)設備通信所遵循的協(xié)議、工業(yè)設備的接口類型以及控制指令，為用戶提供不同的模板，供用戶填寫相應的指令代碼以及程序語言類型，并針對填寫后的模板生成不同的標簽；所述腳本編輯器對生成的標簽進行編輯，編寫出XML格式的腳本文件；所述驅動器讀取所述腳本文件，并動態(tài)加載相應的驅動腳本，解析出腳本文件中的指令數據，發(fā)送至所述的采集轉換模塊。

7.根據權利要求1至4中任一項所述的前置服務適配和故障診斷裝置，其特征在于，所述服務適配模塊接收來自遠程服務器或本地上位機發(fā)送的符合WS協(xié)議的服務請求，并獲取工業(yè)設備的運行狀態(tài)參數和故障診斷結果，統(tǒng)一封裝為符合WS標準的服務數據，返回所述的遠程服務器或本地上位機。

8.根據權利要求1至4中任一項所述的前置服務適配和故障診斷裝置，其特征在于，所述采集轉換模塊和故障診斷模塊采用基于x86架構的體系。