【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械设备安全检测，具体为一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法及系统。
技术介绍
1、闭合设备，例如各种压机、折弯机、剪板机、剪纸机、升级台等各类非标闭合设备等是制造业的常见的一种加工设备，闭合设备的特点是具有两个可产生上下相对闭合运动的部件，从而在闭合时会产生剪切或者挤压的动作。在这个过程中，一旦有异物或者操作人员的身体部位进入闭合区域，就很容易造成安全事故，同时异物的入侵也可能导致设备的损伤。
2、因此为了减少安全事故的产生，有必要在这种闭合设备上设置相关的安全防护措施，而目前随着物联网的快速发展，部分闭合设备上开始引入自动化、智能化的安全防护手段，比如安装红外光幕，采用人机分离的安全原理进行防护，当检测到异物入侵时，设备会自动停机。但这种措施仅停留在控制设备刹车停止的阶段，无法衡量设备的停止距离(即该距离为设备收到停止信号后的初始位置到发出停止指令，最终让设备完全静止的最终位置的差值)，进而也无法根据设备实际停止距离的多少来衡量设备的安全性能，以通知操作人员是简单维护保养设备还是停止使用设备。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：基于边缘处理的刹车系统性能计算，云端监控闭合设备刹车性能与安全防护。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其包括如下步骤，
4、预部署场景网络和设备，同步在边缘端
5、作为本专利技术所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法的一种优选方案，其中：所述统一配置包括网关创建mqtt代理，定义每个设备的编号，mqtt代理创建对应数字的主题，边缘端将信息发布在与自身设备编号相同的主题中，mqtt代理订阅所有的主题，接收所有的数据，将所有编号在云端的数据库中创建标题。
6、所述边缘端是具备边缘计算的本地处理能力、具备无线通信能力、具备本地采集通信协议解析能力、支持外部输入、支持物联网mqtt协议的智能终端设备，将遮挡情况和刹车单元计算结果通过mqtt协议传输至网关；
7、所述云端是具备无线通信能力、具备数据库存储、具备监控功能的监控站应用系统。
8、所述网关是指能够实现网络互联的通信设备，支持物联网mqtt通信协议，具有无线通信能力，接收各个设备的边缘端传输的数据，通过将数据统一传输给云端。
9、作为本专利技术所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法的一种优选方案，其中：所述遮挡情况是发射器发射出的检测信号被接收器接收得到面积。
10、所述发射器和接收器安装于闭合设备下方，检测是否有异物入侵，发射器由电源、驱动电路与激光二极管组成，通过边缘端供电进行工作，接收器由三个接收电路模块组成，分别检测左、中、右侧的遮挡情况，将数据外部输入至边缘端。
11、作为本专利技术所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法的一种优选方案，其中：所述检测闭合设备的闭合运动区域是检测异物入侵，检测是否因有异物进入光电传感器导致接收端接收不到光信号，若是则判断光电传感器被遮挡，闭合设备有异物入侵，则边缘端立刻发送信号至设备控制器，设备控制器控制刹车单元令闭合设备停止工作，记录遮挡瞬间的闭合设备的起始位置，以及记录闭合设备完全停止后的终止位置，最终得出该次停止行为的闭合设备的实际停止距离并且发送数据至网关，若无异物入侵，则闭合设备继续工作。
12、作为本专利技术所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法的一种优选方案，其中：构建偏微分方程评估刹车性能，量化刹车性能的刹车能力，表达式为：
13、
14、
15、其中，β为异物和设备之间的摩擦系数，m1为闭合设备质量，m2为刹车单元质量，dt为闭合设备刹车距离函数，f(t)为闭合设备刹车系统的制动力函数，υ(t)为闭合设备刹车速度函数；
16、将根据遮挡模块的遮挡情况，分为一级报警和二级报警两个报警等级；
17、所述一级报警是其中一个接收模块被遮挡，将闭合设备减速，并控制刹车距离，其损失函数的表达式为：
18、
19、υmin≤υ(t)≤υmax
20、其中，t是预期的刹车时间，dtarget为目标停止距离，υmin为规定一级报警最小速度，υmax为规定一级报警最大速度，k1与k2为权重系数；
21、根据拉格朗日公式为，输出一级报警下最优的制动力函数f(t)1，
22、
23、其中，λ1，λ2，λ3代表是拉格朗日系数；
24、所述二级报警是两个或两个以上接收模块被遮挡，将闭合设备立刻停止，并进行报警，使用损失函数计算刹车距离为：
25、
26、求得的拉格朗日函数为：
27、
28、其中，λ代表是拉格朗日系数；
29、边缘端根据拉格朗日公式为，输出二级报警下最优的制动力函数f(t)2；
30、所述设备控制器是数字运算和控制一体的可编程控制器，设备控制器连接边缘端，当遮挡发生时，边缘端触发报警等级判断，给设备控制器一个控制指令，设备控制器控制刹车单元，使闭合设备停止或减速，设备控制器得到控制指令时，将距离函数d(t)传送至边缘端进行制动力f(t)计算。
31、作为本专利技术所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法的一种优选方案，其中：所述监控功能是读取数据库中存储的数据，将数据可视化，供监控人员实时监控闭合设备和刹车单元性能，出现异常立刻开启报警，报警后，工作人员根据异常类别进行排查；
32、所述数据库存储网关传输的数据，有定时清理冗余功能。
33、所述异常包括发生遮蔽、制动力f(t)1<f1min、f(t)2<f2min。
34、本专利技术的另外一个目的是提供一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测系统，其能通过边缘处理计算滚轴刹车单元的制动力函数f(t)，并能对闭合设备系统的安全防护与制动力进行云端综合监控，解决了现有闭合设备刹车系统性能无法测量、闭合设备安全防护监控水平不足的问题。
35、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测系统，包括：光电检测模块、报警模块、设备控制模块、数据传输模块、数据库、云监控模块以及客户端。
36、所述边缘处理模块包括光电检测模块、数据传输模块和设备控制模块，光电检测模块设于闭合设备上，光电检测模块通过判断检测区域是否有遮挡来进行闭合设备的安全检测，光电检测模块与数据传输模块相连以向数据传输本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于：所述统一配置包括网关创建MQTT代理，定义每个设备的编号，MQTT代理创建对应数字的主题，边缘端将信息发布在与自身设备编号相同的主题中，MQTT代理订阅所有的主题，接收所有的数据，将所有编号在云端的数据库中创建标题；
3.如权利要求2所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于：所述遮挡情况是发射器发射出的检测信号被接收器接收得到面积；
4.如权利要求3所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于：所述检测闭合设备的闭合运动区域是检测异物入侵，检测是否因有异物进入光电传感器导致接收端接收不到光信号，若是则判断光电传感器被遮挡，闭合设备有异物入侵，则边缘端立刻发送信号至设备控制器，设备控制器控制刹车单元令闭合设备停止工作，记录遮挡瞬间的闭合设备的起始位置，以及记录闭合设备完全停止后的终止位置，最终得出该次停止行为的闭合设备的实际停止距离并且发送数据至网关，若无异物
5.如权利要求4所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于：构建偏微分方程评估刹车性能，量化刹车性能的刹车能力，表达式为：
6.如权利要求5所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于：所述监控功能是读取数据库中存储的数据，将数据可视化，供监控人员实时监控闭合设备和刹车单元性能，出现异常立刻开启报警，报警后，工作人员根据异常类别进行排查；
7.一种采用如权利要求1～6任一所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法的系统其特征在于，包括：光电检测模块、报警模块、设备控制模块、数据传输模块、数据库、云监控模块以及客户端；
8.一种采用如权利要求7所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法的系统其特征在于：当有异物进入光电传感器的检测区域中导致接收端接收不到光信号时，即可判断光电传感器被遮挡，闭合设备有异物入侵，此时光电检测模块会通过设备控制模块控制闭合设备停止或减速，同时在遮挡瞬间开始闭合设备的位置记录与时间记录，传输位置与时间记录至边缘端计算制动力，通过数据传输模块将光电检测模块产生的遮挡信息、对应的闭合设备位置信息、制动力发送至服务器数据库；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于：所述统一配置包括网关创建mqtt代理，定义每个设备的编号，mqtt代理创建对应数字的主题，边缘端将信息发布在与自身设备编号相同的主题中，mqtt代理订阅所有的主题，接收所有的数据，将所有编号在云端的数据库中创建标题；
3.如权利要求2所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于：所述遮挡情况是发射器发射出的检测信号被接收器接收得到面积；
4.如权利要求3所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于：所述检测闭合设备的闭合运动区域是检测异物入侵，检测是否因有异物进入光电传感器导致接收端接收不到光信号，若是则判断光电传感器被遮挡，闭合设备有异物入侵，则边缘端立刻发送信号至设备控制器，设备控制器控制刹车单元令闭合设备停止工作，记录遮挡瞬间的闭合设备的起始位置，以及记录闭合设备完全停止后的终止位置，最终得出该次停止行为的闭合设备的实际停止距离并且发送数据至网关，若无异物入侵，则闭合设备继续工作。
5.如权利要求4所述的一种基于边缘处理的闭合设备的动态安全检测方法，其特征在于：构建偏微分方程评估刹车性能，量化刹车性能的刹车能力，表达式为：
6.如权利要求5所述的一种基于边缘处理的闭合设备...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨明来，孙逸凡，曹振丰，孙文豪，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：
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