一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统，包括控制中心、数据系统、通信系统、无线传感节点和无线执行节点，所述无线传感节点，安装在工业设备上，并用于检测设备的运行参数；所述通信系统，用于将上述运行参数传输至数据系统内；所述数据系统，用于接收并将上述运行参数进行监测和处理；所述无线执行节点，安装在工业设备上，通过通信系统接收上述运行参数并实现对工业设备的控制；所述控制中心，用于操控数据系统、通信系统、无线传感节点和无线执行节点。本实用新型专利技术具有可以解决大规模工业设备运行中参数无线检测和设备智能控制问题的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统
本技术涉及一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统。
技术介绍
工业作为国民经济的支柱产业，其安全稳定运行受到广泛关注和研究。随着工业设备朝着大型化、规模化、连续化、自动化乃至于智能化的方向发展，对工业设备有效的监测与控制可以提高生产效率并降低安全事故。由于工业设备安装位置固定且数目众多，对其监控的实时性和可靠性要求很高，传统的工业设备监控采用些许传感器获得温度、振动、电流等数据上传中央处理器的方式，即所有的数据都向数据中心汇聚，其数据处理能力较弱且参数感知范围较窄，难以满足复杂环境中众多工业设备对物料流、设备流等感知以及对相关设备控制的要求。物联网技术被工信部列为国家重点发展的五大战略性新兴产业之一，而物联网的核心技术是传感网络技术。网络化检测已经成为工业设备检测的重要手段，有线网络基于检测要求对传感器进行部署，有线传输存在数据上传实时可靠的优点，但是在工业设备复杂潮湿的环境容易对有线传输网络造成损害，一旦进行工业设备或者传输网络检修存在维护困难；而定点巡检能够根据设备运行工况进行增强检测，但是存在浪费大量的人力物力的缺点，同时由于人员巡检也会造成只能进行部分检测的缺点，无法适用于大规模工业设备的检测。为了更加全面监测、评估工业设备的运行状态，必须要采用先进的传感技术和通信技术，实现对工业设备的实时有效监测和控制。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统，以解决大规模工业设备运行中的参数无线检测和设备智能控制的问题。实现本技术目的的技术方案是：一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统，包括控制中心、数据系统、通信系统、无线传感节点和无线执行节点，所述无线传感节点，安装在工业设备上，并用于检测设备的运行参数；所述通信系统，用于将上述运行参数传输至数据系统内；所述数据系统，用于接收并将上述运行参数进行监测和处理；所述无线执行节点，安装在工业设备上，通过通信系统接收上述运行参数并实现对工业设备的控制；所述控制中心，用于操控数据系统、通信系统、无线传感节点和无线执行节点。进一步地，所述通信系统包括无线通信网络、光纤传输模块和有线局域网络。进一步地，所述数据系统包括路由传输节点、数据压缩处理单元和中控室感控单元；所述无线传感节点测量的设备运行参数通过无线通信网络传输到对应的路由传输节点，再利用光纤传输模块将汇聚到路由传输节点的设备运行参数传输到数据压缩处理单元，继而通过有线局域网络将由数据压缩处理单元处理过的设备运行参数传输到中控室感控单元，进而对设备参数进行监测与处理。进一步地，所述中控室感控单元用于分析设备运行参数并发出相应的控制命令，经过有线局域网络将该命令传输到数据压缩处理单元，由数据压缩处理单元解算出相应的执行参数，无线执行节点用于接收上述执行参数并通过对工业设备执行对应的动作。进一步地，所述无线传感节点包括传感器单元、数模转换单元、第一数据存储单元、无线通信单元和第一电源单元。进一步地，所述无线执行节点包括无线通信模块、第二数据存储单元、数据决策单元、任务分配单元、设备执行驱动单元和第二电源单元。一种数据压缩下的工业混杂传感网的感控方法，包括以下步骤，S1，基于工业环境边界、设备几何尺寸数据进行非结构化数据提取，通过建立矢量电子地图进行地图构建；S2，将无线传感节点部署在工业设备上并进行网络全覆盖和连通性测试，同时标定无线传感节点的三维坐标，能够明确指示对应设备的对应传感数据特性；S3，采用区域内的无线传感节点构建子网网络，基于工业设备特性及采集时序进行均衡数据采集，将获得的参数通过无线多跳的方式发送给路由传输节点，并建立不同工业设备与不同的无线传感节点之间的地址-数据关联模型；S4，由于工业设备的复杂性使得无线感知的数据呈现维度的多元性，同时由于采集频率差异和无线通信延时造成数据在时间尺度上异步特性，由数据压缩处理单元采用降维压缩分类法对多源异构异步数据进行处理，实现工业流程数据的有效约减和规则提取；S5，建立局部子空间最相关网格化特征参数模型，确定工业设备目标参数优化与空间的关系；S6，将路由传输节点中处理的参数作为输入，以工业设备运行稳定值作为阈值，利用存储在数据压缩处理单元中滑模控制的切换函数并结合模糊系统的逼近能力设计出融合模糊控制和滑模控制优点的模糊滑模控制器，基于滑模控制的到达条件来系统地决定模糊控制的规则，减轻滑模抖振效应稳定控制器输出；S7，构建基于事件驱动的分布式无线传感节点网络动态分簇模型，激活与无线传感节点最邻近的执行器进行任务分配，以数据压缩处理单元中的模糊滑模控制器位置输出为给定，通过无线执行节点和模糊滑模控制策略对相应的工业设备执行动作，当工业设备到达预先设定的位置时，优化执行效率同时完成对应的动作；S8，构建包含设备、物料与管道在内的工业作业区域的可视化地图，将无线传感节点采集处理的工业设备映射到全局地图中，同时调度不同的无线执行节点实施不同的作业任务，实现工业混杂传感网下流程设备的感知和控制；S9，将所有的检测数据和控制数据通过有线局域网络传输到中控室感控中心，由中控室感控中心进行数据监测和处理。采用了上述技术方案，本技术具有以下的有益效果：(1)本技术在工业环境中部署了无线传感节点、路由传输节点、无线执行节点，结合有线通信和无线通信多种模式构建混杂传感网，通过一定的控制策略实现对工业设备的感知与控制，解决了工业设备参数分布式采集同时实现了设备的有效控制。本技术由众多具有感知、计算和通信能力的微型传感器节点通过自组织的方式构成感知网络，采用无线传感节点负责感知区域内的参数并转发给邻近的执行器节点，基于无线传感网和执行器网络的感知参数，对众多工业设备采集的大量数据进行数据压缩处理，并以无线传感网获得参数作为输入，结合设计的控制策略来对工业设备进行实时控制，执行器在控制策略支持下对事件信息进行分析判断并作出相应的动作，提高了混杂传感网用于感知和控制工业设备的有效性和可靠性，即使工业设备众多且应用环境复杂恶劣，本技术的感知参数无线传输性能依然非常稳定，同时提高了对其工业设备的检测精度，并且在一些关键的测量点参数检测精度具有很强的稳定性，且实现了对工业设备智能控制。附图说明为了使本技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中图1为本技术的控制框图；图2为本技术中无线传感节点的组成图；图3为本技术中无线执行节点的组成图；图4为本技术的工业混杂传感网感控流程图。附图中，1为控制中心，2为数据系统，21为路由传输节点，22为数据压缩处理单元，23为中控室感控单元，3为通信系统，31为无线通信网络，32为光纤传输模块，33为有线局域网络，4为无线传感节点，41为传感器，42为数模转换单元，43为第一数据存储单元，44为无线通信单元，45为第一电源单元，5为无线执行节点，51为无线通信模块，52为第二数据存储单元，53为数据决策单元，54为任务分配单元，55为设备执行驱动单元，56为第二电源单元。具体实施方式(实施例1)见图1至图4，本实施例的数据压缩下工业混杂传感网的感控系统，包括控制中心1、数据系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统，其特征在于：包括控制中心(1)、数据系统(2)、通信系统(3)、无线传感节点(4)和无线执行节点(5)；所述无线传感节点(4)，安装在工业设备上，并用于检测设备的运行参数；所述通信系统(3)，用于将上述运行参数传输至数据系统内；所述数据系统(2)，用于接收并将上述运行参数进行监测和处理；所述无线执行节点(5)，安装在工业设备上，通过通信系统(3)接收上述运行参数并实现对工业设备的控制；所述控制中心(1)，用于操控数据系统(2)、通信系统(3)、无线传感节点(4)和无线执行节点(5)。

【技术特征摘要】
1.一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统，其特征在于：包括控制中心(1)、数据系统(2)、通信系统(3)、无线传感节点(4)和无线执行节点(5)；所述无线传感节点(4)，安装在工业设备上，并用于检测设备的运行参数；所述通信系统(3)，用于将上述运行参数传输至数据系统内；所述数据系统(2)，用于接收并将上述运行参数进行监测和处理；所述无线执行节点(5)，安装在工业设备上，通过通信系统(3)接收上述运行参数并实现对工业设备的控制；所述控制中心(1)，用于操控数据系统(2)、通信系统(3)、无线传感节点(4)和无线执行节点(5)。2.根据权利要求1所述的一种数据压缩下工业混杂传感网感控系统，其特征在于：所述通信系统(3)包括无线通信网络(31)、光纤传输模块(32)和有线局域网络(33)。3.根据权利要求2所述的一种数据压缩下工业混杂传感网感控系统，其特征在于：所述数据系统(2)包括路由传输节点(21)、数据压缩处理单元(22)和中控室感控单元(23)；所述无线传感节点(4)测量的设备运行参数通过无线通信网络(31)传输到对应的路由传输节点(21)，再利用光纤传输模块(32...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛改芳，朱俊，唐静，王二化，
申请(专利权)人：常州信息职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32