[發明專利]面向實時數據流的動態生產環境異常監測系統

有效

• 申請號: 201910899747.8
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110659275B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 郝礦榮;王偉凱;陳磊;蔡欣;唐雪嵩;王彤
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G06F16/215
• 分類號: G06F16/215;G06F16/2455;G06Q10/06;G06Q50/04;G06Q10/00;G07C3/00
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 賈春林

本發明涉及一種面向實時數據流的動態生產環境異常監測系統，包括實時數據收集模塊(Ⅰ)、單節點稀疏離散編碼器生成模塊(Ⅱ)、單節點實時異常監測模塊(Ⅲ)、全流程所有節點并行實時監測模塊(Ⅳ)和生產模式更新模塊(Ⅴ)；Ⅰ用于采集各節點的數值，并整合成多維度的樣本；Ⅱ用于生成多個稀疏離散編碼器，各稀疏離散編碼器用于將各節點的數值進行稀疏離散編碼；Ⅲ用于判斷數值是否異常；Ⅳ用于并行實時監測所有節點，根據決策矩陣識別各節點的噪聲干擾和概念漂移；Ⅴ用于在確定發生了概念漂移時，變更生產模式。本發明的面向實時數據流的動態生產環境異常監測系統，能夠實時監測系統異常，從中分辨是噪聲干擾還是生產模式變更。

技術領域

本發明屬于工業自動化與智能制造技術領域，涉及一種面向實時數據流的動態生產環境異常監測系統。

背景技術

在智能化生產過程中，數據是監測和驅動生產過程的核心要素，實時生產數據中的噪聲往往由生產系統外部的各種物理干擾造成，其通常不會引起數據整體趨勢的變化。而引起數據整體趨勢發生變化的一般是生產系統內部的生產模式發生變化，表現在數據上就是趨勢性的變化，一般包含突變和漸變兩種情形。學術上將這種數據發生趨勢性變化的現象稱為概念漂移。目前，針對概念漂移的研究主要集中在漂移檢測和自適應學習兩方面，而從漂移數據中分辨出噪聲干擾也是本領域內的難題，尚無具體針對性的研究可供參考。

因此，研究一種面向實時數據流的動態生產環境異常監測系統具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中難以從漂移數據中分辨出噪聲干擾的問題，提供一種面向實時數據流的動態生產環境異常監測系統。

為達到上述目的，本發明采用的方案如下：

面向實時數據流的動態生產環境異常監測系統，包括實時數據收集模塊、單節點稀疏離散編碼器生成模塊、單節點實時異常監測模塊、全流程所有節點并行實時監測模塊和生產模式更新模塊；

實時數據收集模塊用于采集各節點的數值，并整合成多維度的樣本，各節點與生產過程中的各生產環節一一對應；

單節點稀疏離散編碼器生成模塊用于生成多個稀疏離散編碼器，各稀疏離散編碼器與各節點一一對應，各稀疏離散編碼器用于將各節點的數值進行稀疏離散編碼(即編碼為稀疏且離散的二進制向量)；

所述的稀疏是指編碼器中激活點的位數w只占全部編碼長度n的小部分，通常有n＞20×w；所述的離散是指激活點的位置不集中，分散在全部編碼位置中；所述的編碼器用于將節點接收到數值編碼成0和1表示的二進制向量；

所有的稀疏離散編碼器的參數n_,w_,tol相同(即整個生產過程中的所有的稀疏離散編碼器都遵循約束條件n_,w_,tol，如都有n個編碼位數，并且其中都只有w個是被置1的(即激活))，N表示稀疏離散編碼器中所有二進制位的總數量，w表示在所有N個二進制位中處于激活狀態的總數量，一個二進制位只有兩種狀態0或者1，0代表這個位置沒有被激活，1代表這個位置被激活，tol表示系統對于噪聲的容忍度，即允許一些細微噪聲的存在，即系統允許存在w×tol(向上取整)激活位置不重疊，超過容忍度的數值被視為較為嚴重的故障發生，需要進行人工排查附近點位，以消除故障；