一种工业互联网的交互界面生成方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及交互界面生成技术领域，具体涉及一种工业互联网的交互界面生成方法及系统，包括：数据处理模块：用于收集、整理和分析工业设备的数据；界面设计模块：根据分析后的数据自动生成交互界面；交互逻辑模块：用于界面与工业设备之间的交互控制；通讯模块：用于实现工业设备与系统之间的通信；实时数据流处理模块：用于即时捕捉并处理大量实时数据，减少延迟，提供更实时的互动体验；设备健康监测与预测模块：通过持续监控和机器学习算法，预测潜在的设备故障或维护需求；跨设备智能协同模块：使用统一的通讯协议和自适应的交互逻辑。本发明专利技术，通过创建统一的通信协议适配器，实现不同设备间的无缝通信，有效解决了设备通信协议多样性的问题。议多样性的问题。议多样性的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种工业互联网的交互界面生成方法及系统


[0001]本专利技术涉及交互界面生成
，尤其涉及一种工业互联网的交互界面生成方法及系统。

技术介绍

[0002]工业互联网是现代工业4.0中的关键部分，通过将工业设备与互联网相连，可以实现设备之间的智能协同，优化生产流程，提高工作效率和质量。但是，现有的工业互联网技术在以下方面仍存在一些挑战和不足：设备协议多样性问题：工业现场的设备通常使用不同的通信协议，导致设备之间的通信困难，无法实现真正的智能协同。
[0003]实时数据流处理不足：大量设备产生的实时数据流处理起来相当复杂，需要强大的数据处理能力，对时间序列分析和数据挖掘等技术要求较高。
[0004]设备健康监测与预测缺乏：现有技术在设备健康监测和故障预测方面还不够成熟，很难实现对设备状态的全方位监控和准确预测。
[0005]跨设备智能协同有限：即使有了统一的通信协议，也需要精确的任务调度、优化算法和学习机制来实现设备之间的高效协同。
[0006]因此，开发一种新的工业互联网的交互界面生成系统，可以解决上述问题，提供一种全面、灵活和智能的解决方案，以满足现代工业互联网的复杂和多样化需求。该系统和方法通过集成多种先进技术，包括通信协议适配、实时数据流处理、设备健康监测与预测、跨设备智能协同等，为工业现场提供了更高效、更智能的操作方式。

技术实现思路

[0007]基于上述目的，本专利技术提供了一种工业互联网的交互界面生成方法及系统。
[0008]一种工业互联网的交互界面生成系统，包括：数据处理模块：用于收集、整理和分析工业设备的数据；界面设计模块：根据分析后的数据自动生成交互界面；交互逻辑模块：用于界面与工业设备之间的交互控制；通讯模块：用于实现工业设备与系统之间的通信；实时数据流处理模块：用于即时捕捉并处理大量实时数据，减少延迟，提供更实时的互动体验；设备健康监测与预测模块：通过持续监控和机器学习算法，预测潜在的设备故障或维护需求；跨设备智能协同模块：使用统一的通讯协议和自适应的交互逻辑，实现不同设备之间的智能协同工作。
[0009]进一步的，所述数据处理模块包括数据采集单元、数据分析单元和数据存储单元，所述数据采集单元用于从工业设备获取原始数据；
所述数据分析单元对原始数据进行预处理和分析；所述数据存储单元负责存储分析后的数据，以适应不同类型的工业设备和应用场景。
[0010]进一步的，所述界面设计模块包括界面布局单元、组件选择单元和样式调整单元，所述界面布局单元根据分析后的数据自动安排界面的布局结构；所述组件选择单元用于挑选适合工业设备的交互组件；所述样式调整单元根据工业场景的具体需求调整界面的视觉样式，生成用户友好且功能全面的交互界面。
[0011]进一步的，所述交互逻辑模块具体包括：指令转换单元：将用户界面上的操作转换为工业设备能理解的具体指令，支持多种指令格式和设备类型；反馈处理单元：实时接收工业设备的反馈信息；异常管理单元：负责在交互过程中识别和处理异常情况；用户行为分析单元：通过分析用户的操作行为和历史数据，推测用户的意图和需求，以提供更精确的交互支持；语境感知单元：感知工业场景中的环境变化和设备状态，自动调整交互逻辑以适应不同的工作条件和需求；智能协助单元：利用自然语言处理，提供智能提示、操作建议协助功能；多模态交互单元：支持除传统触控外的其他交互方式；安全控制单元：确保所有交互操作符合安全政策和标准，防止非法访问和操纵；适配层：使交互逻辑模块能够与多种工业设备和系统无缝集成，减少兼容性问题；性能监测与优化单元：实时监测交互响应速度和准确性，自动进行优化以确保流畅的用户体验。
[0012]进一步的，所述通讯模块包括通信协议转换单元、数据加密单元和连接管理单元，所述通信协议转换单元负责将不同工业设备的通信协议统一转换；所述数据加密单元确保数据传输的安全性；所述连接管理单元用于与工业设备的稳定连接和管理，确保数据的实时和准确传输。
[0013]进一步的，所述实时数据流处理模块包括：多源数据整合单元：集成来自不同设备、传感器和系统的实时数据流，确保数据的一致性和完整性；动态数据过滤器：通过预定义的规则和模式识别技术动态过滤无关或冗余的数据，提高处理效率；并行计算单元：利用并行计算能力，同时处理多个数据流，确保系统在高负载下的性能；实时报警与通知单元：根据实时分析的结果，如检测到的异常或关键事件，自动触发报警或通知；时态分析单元：对数据的时间序列特性进行分析，识别和预测潜在的趋势和周期性模式；
数据隐私保护单元：采用加密和匿名化技术确保数据在处理和传输过程中的隐私保护；资源调度与优化单元：根据系统的实时需求动态调度和优化计算资源，确保系统的稳定运行；边缘计算支持单元：支持在设备边缘进行部分数据处理，降低延迟并减轻中央系统的负担。
[0014]进一步的，所述设备健康监测与预测模块包括：设备状态感知单元，通过内置或外部传感器获取设备的温度、压力、振动参数；健康评估单元，采用随机森林评估模型，对设备的健康状况进行实时评估，所述随机森林评估模型具体如下：Bootstrap采样 : 对于给定的训练数据集，每棵树都从中随机选择 (有放回地) 一个大小相同的子集，假设选择了个样本，那么每棵树的训练集为
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；特征选择：在每个决策树的每个分裂节点，从所有特征中随机选择个特征子集进行最优分裂，对于分类问题，，其中是特征的总数；决策树训练：对于每一棵树，根据选定的样本和特征子集训练一个决策树，每棵树的输出函数表示为：
[0015]其中，是第棵树的输出，是第棵树的决策函数，是其参数；整体预测：对于回归问题，随机森林的输出为所有树输出的平均值:
[0016]对于分类问题，随机森林的输出为所有树输出中的众数：；故障预测单元，通过时间序列分析历史数据，预测设备可能出现的故障类型和时间，时间序列基于自回归移动平均模型 (ARMA)，具体如下：自回归移动平均模型 用于描述非季节性时间序列，一个p阶和q阶的ARMA模型表示为：
[0017]该模型同时考虑设备参数的时间依赖性和随机噪声，为实时监测和故障预警提供更全面的分析；维护建议生成单元，根据设备的健康状况和预测结果，提供维护和优化的具体建
议和方案；该模块的集成使得工业设备的运维管理更加智能和高效，不仅可以及时发现和处理问题，还能通过预测和优化降低故障风险和运行成本。
[0018]进一步的，所述跨设备智能协同模块包括：协议识别与映射：首先，协同模块将识别工业现场各个设备所使用的通信协议，包括Modbus、Profinet、EtherCAT，然后，创建一个协议映射表来定义不同协议之间的转换规则；动态适配器生成：设计一个动态适配器框架，允许根据协议映射表生成特定的协议转换适配器，每个适配器负责将一种协议的数据转换为通用格式或另一种协议，适配器生成后，将在适配器注册中心进行注册和管理；数据转换流程：当数据从源设备发送时，适配器首先使用源协议的解码规则将数据解码为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业互联网的交互界面生成系统，其特征在于，包括：数据处理模块：用于收集、整理和分析工业设备的数据；界面设计模块：根据分析后的数据自动生成交互界面；交互逻辑模块：用于界面与工业设备之间的交互控制；通讯模块：用于实现工业设备与系统之间的通信；实时数据流处理模块：用于即时捕捉并处理大量实时数据，减少延迟，提供更实时的互动体验；设备健康监测与预测模块：通过持续监控和机器学习算法，预测潜在的设备故障或维护需求；跨设备智能协同模块：使用统一的通讯协议和自适应的交互逻辑，实现不同设备之间的智能协同工作。2.根据权利要求1所述的一种工业互联网的交互界面生成系统，其特征在于，所述数据处理模块包括数据采集单元、数据分析单元和数据存储单元，所述数据采集单元用于从工业设备获取原始数据；所述数据分析单元对原始数据进行预处理和分析；所述数据存储单元负责存储分析后的数据，以适应不同类型的工业设备和应用场景。3.根据权利要求2所述的一种工业互联网的交互界面生成系统，其特征在于，所述界面设计模块包括界面布局单元、组件选择单元和样式调整单元，所述界面布局单元根据分析后的数据自动安排界面的布局结构；所述组件选择单元用于挑选适合工业设备的交互组件；所述样式调整单元根据工业场景的具体需求调整界面的视觉样式，生成用户友好且功能全面的交互界面。4.根据权利要求3所述的一种工业互联网的交互界面生成系统，其特征在于，所述交互逻辑模块具体包括：指令转换单元：将用户界面上的操作转换为工业设备能理解的具体指令，支持多种指令格式和设备类型；反馈处理单元：实时接收工业设备的反馈信息；异常管理单元：负责在交互过程中识别和处理异常情况；用户行为分析单元：通过分析用户的操作行为和历史数据，推测用户的意图和需求，以提供更精确的交互支持；语境感知单元：感知工业场景中的环境变化和设备状态，自动调整交互逻辑以适应不同的工作条件和需求；智能协助单元：利用自然语言处理，提供智能提示、操作建议协助功能；多模态交互单元：支持除传统触控外的其他交互方式；安全控制单元：确保所有交互操作符合安全政策和标准，防止非法访问和操纵；适配层：使交互逻辑模块能够与多种工业设备和系统无缝集成，减少兼容性问题；性能监测与优化单元：实时监测交互响应速度和准确性，自动进行优化以确保流畅的用户体验。5.根据权利要求4所述的一种工业互联网的交互界面生成系统，其特征在于，所述通讯
模块包括通信协议转换单元、数据加密单元和连接管理单元，所述通信协议转换单元负责将不同工业设备的通信协议统一转换；所述数据加密单元确保数据传输的安全性；所述连接管理单元用于与工业设备的稳定连接和管理，确保数据的实时和准确传输。6.根据权利要求5所述的一种工业互联网的交互界面生成系统，其特征在于，所述实时数据流处理模块包括：多源数据整合单元：集成来自不同设备、传感器和系统的实时数据流，确保数据的一致性和完整性；动态数据过滤器：通过预定义的规则和模式识别技术动态过滤无关或冗余的数据，提高处理效率；并行计算单元：利用并行计算能力，同时处理多个数据流，确保系统在高负载下的性能；实时报警与通知单元：根据实时分析的结果，如检测到的异常或关键事件，自动触发报警或通知；时态分析单元：对数据的时间序列特性进行分析，识别和预测潜在的趋势和周期性模式；数据隐私保护单元：采用加密和匿名化技术确保数据在处理和传输过程中的隐私保护；资源调度与优化单元：根据系统的实时需求动态调度和优化计算资源，确保系统的稳定运行；边缘计算支持单元：支持在设备边缘进行部分数据处理，降低延迟并减轻中央系统的负担。7.根据权利要求6所述的一种工业互联网的交互界面生成系统，其特征在于，所述设备健康监测与预测模块包括：设备状态感知单元，通过内置或外部传感器获取设备的温度、压力、振动参数；健康评估单元，采用随机森林评估模型，对设备的健康状况进行实时评估，所述随机森林评估模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，张睿，李璇，王小龙，肖晓冬，赵道明，王新霞，陈意，
申请(专利权)人：山东省信息技术产业发展研究院中国赛宝山东实验室，
类型：发明
国别省市：