面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统，包括实时数据收集模块(Ⅰ)、单节点稀疏离散编码器生成模块(Ⅱ)、单节点实时异常监测模块(Ⅲ)、全流程所有节点并行实时监测模块(Ⅳ)和生产模式更新模块(Ⅴ)；Ⅰ用于采集各节点的数值，并整合成多维度的样本；Ⅱ用于生成多个稀疏离散编码器，各稀疏离散编码器用于将各节点的数值进行稀疏离散编码；Ⅲ用于判断数值是否异常；Ⅳ用于并行实时监测所有节点，根据决策矩阵识别各节点的噪声干扰和概念漂移；Ⅴ用于在确定发生了概念漂移时，变更生产模式。本发明专利技术的面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统，能够实时监测系统异常，从中分辨是噪声干扰还是生产模式变更。

Real time data flow oriented anomaly monitoring system for dynamic production environment

【技术实现步骤摘要】
面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统
本专利技术属于工业自动化与智能制造
，涉及一种面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统。
技术介绍
在智能化生产过程中，数据是监测和驱动生产过程的核心要素，实时生产数据中的噪声往往由生产系统外部的各种物理干扰造成，其通常不会引起数据整体趋势的变化。而引起数据整体趋势发生变化的一般是生产系统内部的生产模式发生变化，表现在数据上就是趋势性的变化，一般包含突变和渐变两种情形。学术上将这种数据发生趋势性变化的现象称为概念漂移。目前，针对概念漂移的研究主要集中在漂移检测和自适应学习两方面，而从漂移数据中分辨出噪声干扰也是本领域内的难题，尚无具体针对性的研究可供参考。因此，研究一种面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中难以从漂移数据中分辨出噪声干扰的问题，提供一种面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统。为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统，包括实时数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统，其特征是：包括实时数据收集模块、单节点稀疏离散编码器生成模块、单节点实时异常监测模块、全流程所有节点并行实时监测模块和生产模式更新模块；/n实时数据收集模块用于采集各节点的数值，并整合成多维度的样本，各节点与生产过程中的各生产环节一一对应；/n单节点稀疏离散编码器生成模块用于生成多个稀疏离散编码器，各稀疏离散编码器与各节点一一对应，各稀疏离散编码器用于将各节点的数值进行稀疏离散编码；/n所有的稀疏离散编码器的参数N,w,tol相同，N表示稀疏离散编码器中所有二进制位的总数量，w表示在所有N个二进制位中处于激活状态的总数量，tol表示系统对于噪声的容...

【技术特征摘要】
1.面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统，其特征是：包括实时数据收集模块、单节点稀疏离散编码器生成模块、单节点实时异常监测模块、全流程所有节点并行实时监测模块和生产模式更新模块；
实时数据收集模块用于采集各节点的数值，并整合成多维度的样本，各节点与生产过程中的各生产环节一一对应；
单节点稀疏离散编码器生成模块用于生成多个稀疏离散编码器，各稀疏离散编码器与各节点一一对应，各稀疏离散编码器用于将各节点的数值进行稀疏离散编码；
所有的稀疏离散编码器的参数N,w,tol相同，N表示稀疏离散编码器中所有二进制位的总数量，w表示在所有N个二进制位中处于激活状态的总数量，tol表示系统对于噪声的容忍度；
所有的稀疏离散编码器的参数cm相互独立，cm表示稀疏离散编码器中间区域编码的取值，其下标代表第m个节点，m＝1,2,3,...,M，M代表节点的个数；
构造稀疏离散编码器时各稀疏离散编码器能够编码的有效取值范围为其中，
单节点实时异常监测模块用于将各节点对应的稀疏离散编码器的cm经其对应的稀疏离散编码器得到的稀疏离散编码与各节点对应的数值经其对应的稀疏离散编码器得到的稀疏离散编码进行对比，根据二者重叠的激活位数的数量判断数值是否异常；
重叠的激活位数的数量即两个稀疏离散编码的逻辑与运算后的结果，重叠的激活位数的数量小于则判定为异常，其中表示向上取整；反之，则判定为正常；
全流程所有节点并行实时监测模块用于并行实时监测所有节点，根据决策矩阵识别各节点的噪声干扰和概念漂移，决策矩阵是指以节点为行同时以生产时刻为列的矩阵，矩阵中的每一个元素以0或1表示，0代表数值正常，1代表数值异常，当某节点对应的矩阵的一行全为1，说明发生了概念漂移；当某节点对应的矩阵的一行出现1，但不全为1，说明发生了噪声干扰；
生产模式更新模块用于在确定发生了概念漂移时，变更生产模式；在确定发生了噪声干扰时，判断是否发生在初始阶段，如果是，则用初始阶段时间内所有数值的平均值替换cm；反之，则进行人工排查并清除干扰源或修复机械故障；
变更生产模式即变更当前时刻当前节点的稀疏编码对于下一时刻下一节点稀疏离散编码的预测权重Wefg与偏置be1g，其中，e表示当前时刻当前节点的稀疏离散编码中的第e位，e＝1,2,3,...,N，f表示下一时刻下一节点的稀疏离散编码中的第f位，f＝1,2,3,...,N，g表示第g个节点，g＝1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝矿荣，王伟凯，陈磊，蔡欣，唐雪嵩，王彤，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31