基于信息熵分析的总线退出方法及装置制造方法及图纸

本申请提出了一种基于信息熵分析的总线退出方法及装置，该方法包括：对总线上每个节点的电流信号进行采样和预处理，获取每个节点的不同采样值的统计信息；根据每个节点的统计信息分别计算对应的节点的信息熵；获取预设的参考数据库中的参考信息，根据每个节点的信息熵和参考信息分别计算每个节点的相对熵，其中，参考信息包括处于正常运行状态的总线节点的信息熵以及评估阈值；将每个节点的相对熵与评估阈值进行比较，判断是否存在异常节点，若存在则断开异常节点的连接。该方法可以准确识别总线上发生故障的节点，并控制异常节点自动退出通讯，避免影响其他节点的正常通讯。避免影响其他节点的正常通讯。避免影响其他节点的正常通讯。

【技术实现步骤摘要】
基于信息熵分析的总线退出方法及装置


[0001]本申请涉及总线控制
，尤其涉及一种基于信息熵分析的总线退出方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，工业现场总线已经广泛应用于过程自动化、制造自动化和楼宇自动化等各个领域的现场智能设备互连通讯中，工业现场总线是一种数字式串行多点通信的数据总线，安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动化装置之间。举例而言，目前工业现场主流的总线包括RS485、CAN和Devicenet等。
[0003]然而，由于在实际应用中工业现场的工作情况一般相对恶劣，总线上容易存在接插件接触不良、电缆外套老化破损、静电损伤和瞬态效应等现象造成总线上的设备出现故障，进而影响通讯。因此，需要对总线上的各个节点进行故障检测，以维持正常的通讯。并且，现场总线通常采用一个主节点和多个从节点的方式进行通信，对于主机的故障，一般比较容易查出，但对于从机节点的故障排查起来却较为困难。
[0004]相关技术中，通常是采用定期发送检测报文来判断是哪个从机节点发生的故障的方式进行从节点的异常检测。但是，当从机设备存在故障时，可能会拉低或者拉高整个总线，致使所有总线设备无法通信，从而检测报文也就无法发送，因此，相关技术中的上述检测方式可能出现无法检测故障节点的情况，无法对实际应用中的总线上的各类故障情况进行有效判断。因此，目前亟需一种可以实现在总线异常状态下的自动退出的方案。

技术实现思路

[0005]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本申请的第一个目的在于提出一种基于信息熵分析的总线退出方法，该方法可以准确识别总线上发生故障的节点，当从机节点发生故障时，控制异常从机节点自动退出通讯，避免影响其他节点的正常通讯，可在不影响总线原本的传输过程的同时，有效检测总线上的通讯节点可能存在的各类故障。
[0007]本申请的第二个目的在于提出一种基于信息熵分析的总线退出装置。
[0008]本申请的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
[0009]为达上述目的，本申请的第一方面实施例在于提出一种基于信息熵分析的总线退出方法，该方法包括以下步骤：
[0010]对总线上每个节点的电流信号进行采样，并对采集到的所述电流信号进行预处理，获取每个所述节点的不同采样值的统计信息；
[0011]根据每个所述节点的统计信息分别计算对应的节点的信息熵；
[0012]获取预设的参考数据库中的参考信息，根据每个所述节点的信息熵和所述参考信息分别计算每个所述节点的相对熵，其中，所述参考信息包括处于正常运行状态的总线节点的信息熵以及评估阈值；
[0013]将每个所述节点的相对熵与所述评估阈值进行比较，判断是否存在异常节点，并在存在所述异常节点的情况下断开所述异常节点的连接。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，在所述对总线上每个节点的电流信号进行采样之前，还包括：对总线上的第一节点的电流信号进行采样和预处理，所述第一节点是总线上任一处于正常运行状态的节点，并获取所述第一节点的不同采样值的统计信息；根据所述第一节点的统计信息计算所述第一节点的信息熵；根据所述第一节点的信息熵设置所述评估阈值，并根据所述第一节点的信息熵和所述评估阈值设置所述参考数据库。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，对总线上每个节点的电流信号进行采样，包括:控制对总线上每个节点的电流信号进行采样的采样参数，与对总线上的所述第一节点的电流信号进行采样的采样参数相同，所述采样参数包括采样频率和采样周期。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，根据每个所述节点的统计信息分别计算对应的节点的信息熵，包括:根据每个所述节点的统计信息确定每个所述节点的任一采样值在采样周期内出现的数量；确定所述采样周期内每个所述节点的采样总数，并根据每个所述节点的所述任一采样值在采样周期内出现的数量和所述采样总数，计算每个所述节点的任一采样值在所述采样周期内出现的概率；根据每个所述节点的不同采样值在所述采样周期内出现的概率计算每个所述节点的信息熵。
[0017]可选地，在本申请的一个实施例中，通过以下公式计算节点的信息熵:
[0018][0019]其中，
[0020]其中，P(ε
i
)是任一采样值在采样周期内出现的概率，T是采样周期，E是全部采样值的集合，c
i
是任一采样值在采样周期内的平均周期。
[0021]可选地，在本申请的一个实施例中，通过以下公式计算节点的相对熵:
[0022][0023]其中，P是第一节点，Q是当前待检测的节点，P(ε)和Q(ε)分别是第一节点和当前待检测的节点的对于相同采样值的概率分布。
[0024]可选地，在本申请的一个实施例中，该方法还包括：在不存在所述异常节点的情况下，进行下一周期的电流信号采样和异常节点检测。
[0025]为达上述目的，本申请的第二方面实施例还提出了一种基于信息熵分析的总线退出装置，包括以下模块:
[0026]第一获取模块，用于对总线上每个节点的电流信号进行采样，并对采集到的所述电流信号进行预处理，获取每个所述节点的不同采样值的统计信息；
[0027]第一计算模块，用于根据每个所述节点的统计信息分别计算对应的节点的信息熵；
[0028]第二计算模块，用于获取预设的参考数据库中的参考信息，根据每个所述节点的
信息熵和所述参考信息分别计算每个所述节点的相对熵，其中，所述参考信息包括处于正常运行状态的总线节点的信息熵以及评估阈值；
[0029]退出模块，用于将每个所述节点的相对熵与所述评估阈值进行比较，判断是否存在异常节点，并在存在所述异常节点的情况下断开所述异常节点的连接。
[0030]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：第二获取模块，用于对总线上的第一节点的电流信号进行采样和预处理，所述第一节点是总线上任一处于正常运行状态的节点，并获取所述第一节点的不同采样值的统计信息；第三计算模块，用于根据所述第一节点的统计信息计算所述第一节点的信息熵；设置模块，用于根据所述第一节点的信息熵设置所述评估阈值，并根据所述第一节点的信息熵和所述评估阈值设置所述参考数据库。
[0031]本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本申请先根据正常运行状态的总线节点的电流信号计算信息熵，再计算当前待检测节点的信息熵，基于正常运行状态的总线节点和当前待检测节点的信息熵计算出相对熵进行异常检测，从而可以准确识别出总线上发生故障的节点，当从机节点发生故障时，控制异常从机节点自动退出通讯，避免影响其他节点的正常通讯，提高了故障定位的效率，可以准确检测出总线上的通讯节点可能存在的各类故障，提高了总线节点检测的准确性和全面性。并且，本申请通过采集节点的电流信息计算相对熵进行异常检测，不需要为故障检测额外发送检测数据，从而避免影响总线系统原本的通讯过程，提高了本申请的总线退出方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信息熵分析的总线退出方法，其特征在于，包括以下步骤：对总线上每个节点的电流信号进行采样，并对采集到的所述电流信号进行预处理，获取每个所述节点的不同采样值的统计信息；根据每个所述节点的统计信息分别计算对应的节点的信息熵；获取预设的参考数据库中的参考信息，根据每个所述节点的信息熵和所述参考信息分别计算每个所述节点的相对熵，其中，所述参考信息包括处于正常运行状态的总线节点的信息熵以及评估阈值；将每个所述节点的相对熵与所述评估阈值进行比较，判断是否存在异常节点，并在存在所述异常节点的情况下断开所述异常节点的连接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对总线上每个节点的电流信号进行采样之前，还包括：对总线上的第一节点的电流信号进行采样和预处理，所述第一节点是总线上任一处于正常运行状态的节点，并获取所述第一节点的不同采样值的统计信息；根据所述第一节点的统计信息计算所述第一节点的信息熵；根据所述第一节点的信息熵设置所述评估阈值，并根据所述第一节点的信息熵和所述评估阈值设置所述参考数据库。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对总线上每个节点的电流信号进行采样，包括:控制对总线上每个节点的电流信号进行采样的采样参数，与对总线上的所述第一节点的电流信号进行采样的采样参数相同，所述采样参数包括采样频率和采样周期。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述节点的统计信息分别计算对应的节点的信息熵，包括:根据每个所述节点的统计信息确定每个所述节点的任一采样值在采样周期内出现的数量；确定所述采样周期内每个所述节点的采样总数，并根据每个所述节点的所述任一采样值在采样周期内出现的数量和所述采样总数，计算每个所述节点的任一采样值在所述采样周期内出现的概率；根据每个所述节点的不同采样值在所述采样周期内出现的概率计算每个所述节点的信息熵。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算节点的信息熵:其中，其中，P(ε<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟繁悦，王海军，杨晓辉，王洪磊，付鑫，吴太晖，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院，
类型：发明
国别省市：