[发明专利]基于CPS的环锭纺纱智能车间温度控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于CPS的环锭纺纱智能车间温度控制系统，包括物理层、通信层、信息层和控制层；物理层为与环锭纺纱智能车间温度相关的各物理实体；通信层采集物理层各物理实体的实时温度数据并通过环锭纺纱工业互联网传输给信息层；信息层接收所述实时温度数据并进行智能计算，形成物理实体的镜像；控制层根据物理实体的镜像，调节环锭纺纱智能车间空调的出风量、出风方向、出风温度，实现对环锭纺纱智能车间温度的闭环精准控制。本发明还提供了一种基于CPS的环锭纺纱智能车间温度控制方法，通过对环锭纺纱温度大数据的分析，形成控制策略，实现环锭纺纱智能车间温度闭环精准控制。系统性能可靠，控制结果准确，适于大范围推广使用。

技术领域

本发明涉及一种温度控制系统，尤其涉及一种基于CPS的环锭纺纱智能车间温度闭环精准控制系统。

背景技术

温湿度是影响纱线产量和质量的重要因素之一，它与纱线纤维的回潮率、张力等性能之间有密切的关系，对纺纱工艺生产有很大影响。因此，环锭纺纱纱线生产过程中各工序，尤其是并条、粗纱和络筒对生产环境中的温湿度的要求相当高。

早期的纺纱厂一般采用自然通风等简单的方法调节生产环境的温度，虽然在一定程度上改善了温度的平衡，但效果不明显，在这种环境下生产出的纱线质量也不高。

随着纺纱厂空调技术的不断发展以及自动化技术水平的不断提高，纺纱车间温度的自动调控技术也得到了长足发展，但没有达对温度的精准控制，而且在智能车间中温度的控制显得十分必要。因此，如何精准控制纺纱生产过程中的温度，是环锭纺纱智能车间亟需解决的问题。

进入工业4.0时代，信息物理系统(Cyber-Physical System，CPS)、工业物联网(Industrial Internet of Things，IIoT)等不断渗透到制造领域中。CPS是一个集计算、网络和物理世界的复杂系统，通过计算技术、通信技术和控制技术的深度融合和协作，以数字化方式在信息世界中呈现物理世界，实现信息世界和物理世界的统一。

目前，CPS系统正逐步应用到智能电网、航空航天、城市轨道交通、汽车制造、化工生产、钢铁制造等领域。本发明提出基于CPS的环锭纺纱智能车间的温度控制方法，通过对环锭纺纱温度大数据的分析，形成对空调出风量、加热量等的调节策略，实现温度闭环精准控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对环锭纺纱智能车间，如何精准控制纺纱生产过程中的车间温度。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种基于CPS的环锭纺纱智能车间温度控制系统，其特征在于：包括物理层、通信层、信息层和控制层；

所述物理层为与环锭纺纱智能车间温度相关的各物理实体，各物理实体上均设有温度传感器；

所述通信层包括环锭纺纱工业互联网，环锭纺纱工业互联网通过通讯模块与物理层的各温度传感器及信息层连接；通信层采集物理层的各物理实体的实时温度数据并通过环锭纺纱工业互联网传输给信息层；

所述信息层接收由通信层传输过来的实时温度数据，并对所述实时温度数据进行智能计算，形成物理实体的镜像；

所述控制层根据所述物理实体的镜像，调节环锭纺纱智能车间的空调的出风量、出风方向、出风温度，实现对环锭纺纱智能车间温度的闭环精准控制。

优选地，所述物理层的物理实体包括墙面、屋顶、窗户、机器设备、人体、照明设备、空调、喷头。

优选地，所述信息层包括三个子层，分别是：纺纱温度数据平台层、智能计算层、镜像层；

纺纱温度数据平台层接收由通信层传输过来的实时温度数据，通过数据处理技术实现数据的融合；

智能计算层根据融合后的数据，采用数据分析和挖掘技术，生成温度调节的领域知识；