[发明专利]一种信息-物理-社交融合空间下实现智能制造的S2

权利要求书

1.一种信息-物理-社交融合空间下实现智能制造的S²ensor，其特征在于，S²ensor的体系架构分为物理资源层、信息聚合层、决策交互层；

所述的物理资源层主要功能是为S²ensor提供物理硬件层面的支持，用于实现异构传感设备的互联与物理集成、生产过程事件感知与实时状态监测、生产数据采集与传输；物理资源层包括三类物理资源：用于感知车间生产过程各个方面的物理传感设备、用于集成与控制所有传感设备的集成/控制模块和用于S²ensor交互的各种网络连接模块；

所述的信息聚合层是连接物理资源层与决策交互层的纽带，一方面，基于预定义的生产事件，信息聚合层为下层的物理资源层传递生产指令/数据采集指令；另一方面，基于数据预处理与集成方法，信息聚合层为上层的决策交互层提供统一的数据访问接口；该层的构成部分包括资源描述模型、数据采集触发条件集、虚拟化封装模板集、数据预处理方法集、数据组织模型与接口；

所述的决策交互层提供S²ensor之间、S²ensor与云服务器之间的信息交互与协同共享的功能、基于数据处理结果的自适应、自诊断和自决策功能；决策交互层包括决策环节与交互环节；

所述的物理传感设备在智能聚合节点中的连接数目，优化配置具体为：根据车间生产过程中检测对象的精度、成本要求建立量化的目标函数，根据相应的约束条件，确定配置方案中接入的传感设备节点数量，实现传感设备数目的合理分配；

目标函数：

约束：

式中：

Num——S²ensor包含的传感设备的数量；

T——根据实际需求的传感设备最小更新周期；

T_N——智能聚合节点在一个更新周期中的休眠时间；

T_S——S²ensor中传感设备的平均响应时间；

T_t——传感数据传到S²ensor缓存模块的传输时间；

C——Num个传感设备的成本；

——第i个传感设备的成本；

——第i个传感设备的测量值；

——第i个传感设备的精度要求；

所述的公式(1)和(2)为目标函数，公式(3)和(4)为约束条件；公式(1)的物理意义为S²ensor能接入的传感设备数量必须不大于其智能聚合节点在一个唤醒周期内能访问到的传感设备数量，式中传感设备的平均响应时间T_S和传感数据传到S²ensor缓存模块的传输时间T_t根据传感设备通讯方式、传输类型、传输数据量大小的不同而不同；所述的公式(2)的物理意义为，通过给S²ensor配置Num个传感设备，实现满足测量需求的K个测量值和满足每个传感设备的测量精度要求的目标下，使得配置的Num个传感设备的总成本最小。

2.根据权利要求1所述的一种信息-物理-社交融合空间下实现智能制造的S²ensor，其特征在于，

所述的物理传感设备包括用于感知车间生产环境的噪声、温湿度、光照强度的传感设备，用于感知生产设备运行状态的功率、加速度、力的传感设备，用于监控工件位置、工件状体、加工进度的RFID设备、感知工件尺寸的激光位移、测量工件质量的粗糙度仪和数显卡尺的传感设备；所述的用于集成与控制所有传感设备的集成/控制模块包括用于集成与控制异构传感设备的PLC控制器、嵌入式微型电脑主板；所述的网络连接模块包括用于传感设备和集成/控制模块之间、S²ensor之间、S²ensor与云服务器之间通讯连接的Intranet/Internet、WIFI、Zigbee、路由模块。