一种基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统及方法，所述焊接电压实时监测系统包括电压传感器和智能用户终端；智能用户终端部署有用于监测电压输出稳定性的电压监测模型，通过接收电压传感器传输的电压信息进行实时电压监测，当检测到输出电压不稳定时，智能用户终端发出警报提醒用户；本发明专利技术还公开了配套的电压监测方法，通过设置均值影响度因子和相似度影响因子的加权融合指标，用于衡量当前采样时间段内电压是否存在不稳定现象；采用的均值影响度因子可以准确描述电压突升和突降情况，设置的相似度影响因子可以准确描述当电压变化较为平缓或波形变化较大但均值变化较小的情况，进而实现电压稳定性的准确实时监测。实时监测。实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统及方法


[0001]本专利技术属于电压测量系统
，特别涉及一种基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统及方法。

技术介绍

[0002]在工业4.0的大背景下，焊接过程也在朝着智能化的方向飞速发展。智慧焊接是智能制造领域中最重要的研究课题之一，近年来，具有小型化、无接触式及大传输量等特点的传感技术更多地被应用到焊接过程及质量实时控制中，在焊接时序数据，如电压、电流数据的测量环节中，广泛采用电弧传感、视觉传感、声音传感、光谱传感等技术进行数据采集。
[0003]在传统的电压数据采集过程中，一般将电压传感器并联于焊机电源箱两端，用于测量焊机电源箱两侧的输出电压，实际测量过程中，由于间歇性空载和其他干扰问题的存在，焊机电源箱的输出电压并不总是稳定的，这对于焊机的持续输出功率会产生较为明显的影响，进而导致焊接质量产生偏差，因此有必要对电压测量系统进行实时监测，当输出电压不稳定时，提醒用户进行及时排查，防止焊机由于输出电压不稳定而造成焊接质量问题。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统，包括电压传感器和智能用户终端，通过在智能用户终端部署电压监测模型，对采集的电压时序数据进行实时监测。
[0005]技术方案：一种基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统，包括电压传感器和智能用户终端；所述电压传感器实时采集输出电压，传输至智能用户终端；所述智能用户终端部署有用于监测电压输出稳定性的电压监测模型，输入电压信息后进行实时电压监测；当检测到输出电压不稳定时，用户智能终端发出警报提醒用户。
[0006]一种用于上述基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统的电压监测方法，包括以下步骤：步骤S1、采集电压数据，并进行预处理；设置采样窗口时间t，获取连续n个采样窗口的电压测量数据，并计算电压均值，记为；采集第n+1个采样窗口的电压测量数据，并计算电压均值v
n+1
；步骤S2、设置用于描述电压输出稳定性的均值影响度因子Vav和相似度影响因子Sa；步骤S3、基于步骤S2中设置Vav和Sa计算输出电压指标VE如下：其中和为加权系数；
步骤S4、迭代整条实际焊接电压时序数据，计算出若干VE值，通过箱型图法确定输出电压指标的上下限为；步骤S5、部署步骤S1
‑
步骤S4所述电压监测模型，智能用户终端接收电压时序数据，实时计算输出电压指标VE，并与范围进行比较，当时，则表明电压输出稳定，无需报警；当时，智能用户终端发出报警信号，提醒用户输出电压不稳定。
[0007]进一步地，所述步骤S2中均值影响度因子Vav计算方法如下：分别求出v
n+1
与前n个采样窗口电压均值之差，分别记为；并进行加权融合，计算均值影响度Vav如下：其中为加权系数，越靠近第n+1个采样窗口，对应均值差的加权系数越小。
[0008]进一步地，所述步骤S2中采用基于路径寻优的方法计算相似度影响因子Sa；具体地，步骤L1、将前n个采样区间作为模板区间，第n+1个采样区间作为待匹配区间，计算模板区间与待匹配区间的轨迹相似度；建立n个大小为m*m的二维矩阵，每个矩阵代表其中一个模板区间与待匹配区间的相似度得分矩阵，矩阵中的元素代表第i个模板区间电压数值与第j个待匹配区间电压数值间的相似度得分；步骤L2、基于时间单调性，采用动态规划算法，寻找最小的相似度得分累加值，作为待匹配区间与各模板区间的最终相似度得分，依次记为S1，S3，
…
，S
n
；通过加权融合计算相似度影响因子Sa如下：其中为加权系数，且越靠近第n+1个采样窗口，对应相似度得分的加权系数越小。
[0009]进一步地，设定相似度得分规则，用于填充所述步骤L1中元素代表的相似度得分值；具体相似度得分规则如下：以模板区间中的具体电压点为基准，（1）当待匹配区间内的电压点满足 时，相似度得分为；（2）当时，相似度得分为；（3）当时，相似度得分为；（4）当时，相似度得分为；
（5）当时，相似度得分为；（6）当时，相似度得分为；其中，
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代表预设的相似度分数值，且从至依次增大。
[0010]本专利技术采用的技术方案与现有技术方案相比，具有以下有益效果：（1）本专利技术提供的基于实时智能监测的电压测量系统，通过在边缘侧实时智能分析，准确识别电压是否存在波动问题，当输出电压不稳定时能够实时反馈给智能用户终端，并对用户示警。
[0011]（2）本专利技术从算法模型层面对电压不稳定性进行实时监测，摆脱了传统电压监测模式下需要额外安装硬件电路进行检测的问题，整个监测模型仅依赖于采集到的电压数据即可进行判断，可以兼顾识别准确率和识别实时性。
[0012]（3）本专利技术采用的电压监测模型中，首先设置了均值影响度因子，通过对均值差进行加权融合，获得可以准确描述电压突升或突降情况的影响因子，当均值影响度因子越大时，代表电压越不稳定。此外，在均值差相关影响因子的设计基础上，针对电压在一段时间内发生变化，但均值总体保持不变和电压变化相对平缓的情况，设计了相似度影响因子，通过设置相似度得分规则，采用动态规划算法，寻找最小的相似度得分累加值作为相似度得分，在此基础上加权融合获得相似度影响因子。将均值影响度因子和相似度影响因子融合，作为最终衡量电压稳定性的输出电压指标，并通过箱型图法获得最终检测阈值范围。部署上述电压监测模型后，智能用户终端接收电压时序数据，实时计算输出电压指标并与前述范围进行比较，当输出电压指标落入上述范围时，则表明电压输出稳定，无需报警，若输出电压指标在此范围之外时，智能用户终端则发出报警信号，提醒用户输出电压不稳定，可能存在空载等其他问题，进而由技术人员进行排查。
附图说明
[0013]图1为本专利技术提供的基于实时智能监测的电压监测方法流程图；图2为本专利技术提供的实际电压测量过程中电压不稳定情况示意图；图3为本专利技术提供的电压监测方法识别效果图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。
[0015]如图1所示，本专利技术提供了一种基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统，包括电压传感器和智能用户终端；所述电压传感器实时采集输出电压，传输至智能用户终端；所述智能用户终端部署有用于监测电压输出稳定性的电压监测模型，输入电压信息后进行实时电压监测；当检测到输出电压不稳定时，用户智能终端发出警报提醒用户。
[0016]下面提供一份实施例，详细介绍部署于智能用户终端的电压监测模型，如图1所示，本专利技术通过在边缘侧部署电压监测模型，联动智能用户终端，可以实现对焊机输出电压稳定性的实时监测。具体方法如下：步骤S1、采集电压数据，并进行预处理；设置采样窗口时间t，获取连续n个采样窗
口的电压测量数据，并计算电压均值。本实施例中选取5个连续采样时间段，计算电压均值，记为。
[0017]步骤S2、采集第n+1个采样窗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统，其特征在于，包括电压传感器和智能用户终端；所述电压传感器实时采集输出电压，传输至智能用户终端；所述智能用户终端部署有用于监测电压输出稳定性的电压监测模型，输入电压信息后进行实时电压监测；当检测到输出电压不稳定时，用户智能终端发出警报提醒用户。2.一种用于权利要求1所述基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统的电压监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、采集电压数据，并进行预处理；设置采样窗口时间t，获取连续n个采样窗口的电压测量数据，并计算电压均值，记为；采集第n+1个采样窗口的电压测量数据，并计算电压均值v
n+1
；步骤S2、设置用于描述电压输出稳定性的均值影响度因子Vav和相似度影响因子Sa；步骤S3、基于步骤S2中设置Vav和Sa计算输出电压指标VE如下：其中和为加权系数；步骤S4、迭代整条实际焊接电压时序数据，计算出若干VE值，通过箱型图法确定输出电压指标的上下限为；步骤S5、部署步骤S1
‑
步骤S4所述电压监测模型，智能用户终端接收电压时序数据，实时计算输出电压指标VE，并与范围进行比较，当时，则表明电压输出稳定，无需报警；当时，智能用户终端发出报警信号，提醒用户输出电压不稳定。3.根据权利要求2所述的一种基于智能边缘计算的焊接电压实时监测系统的电压监测方法，其特征在于，所述步骤S2中均值影响度因子Vav计算方法如下：分别求出v
n+1
与前n个采样窗口电压均值之差，分别记为；并进行加权融合，计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，姚志豪，
申请(专利权)人：苏芯物联技术南京有限公司，
类型：发明
国别省市：