[发明专利]一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统与方法

权利要求书

1.一种数据压缩下工业混杂传感网的感控系统，其特征在于：包括控制中心(1)、数据系统(2)、通信系统(3)、无线传感节点(4)和无线执行节点(5)；

所述无线传感节点(4)，安装在工业设备上，并用于检测设备的运行参数；

所述通信系统(3)，用于将上述运行参数传输至数据系统内；

所述数据系统(2)，用于接收并将上述运行参数进行监测和处理；

所述无线执行节点(5)，安装在工业设备上，通过通信系统(3)接收上述运行参数并实现对工业设备的控制；

所述控制中心(1)，用于操控数据系统(2)、通信系统(3)、无线传感节点(4)和无线执行节点(5)。

2.根据权利要求1所述的一种数据压缩下工业混杂传感网感控系统，其特征在于：所述通信系统(3)包括无线通信网络(31)、光纤传输模块(32)和有线局域网络(33)。

3.根据权利要求2所述的一种数据压缩下工业混杂传感网感控系统，其特征在于：所述数据系统(2)包括路由传输节点(21)、数据压缩处理单元(22)和中控室感控单元(23)；所述无线传感节点(4)测量的设备运行参数通过无线通信网络(31)传输到对应的路由传输节点(21)，再利用光纤传输模块(32)将汇聚到路由传输节点(21)的设备运行参数传输到数据压缩处理单元(22)，继而通过有线局域网络(33)将由数据压缩处理单元(22)处理过的设备运行参数传输到中控室感控单元(23)，进而对设备参数进行监测与处理。

4.根据权利要求3所述的一种数据压缩下工业混杂传感网感控系统，其特征在于：所述中控室感控单元(23)用于分析设备运行参数并发出相应的控制命令，经过有线局域网络(33)将该命令传输到数据压缩处理单元(22)，由数据压缩处理单元(22)解算出相应的执行参数，无线执行节点(5)用于接收上述执行参数并对工业设备执行对应的动作。

5.根据权利要求1所述的一种数据压缩下工业混杂传感网感控系统，其特征在于：所述无线传感节点(4)包括传感器单元(41)、数模转换单元(42)、第一数据存储单元(43)、无线通信单元(44)和第一电源单元(45)。

6.根据权利要求1所述的一种数据压缩下工业混杂传感网感控系统，其特征在于：所述无线执行节点(5)包括无线通信模块(51)、第二数据存储单元(52)、数据决策单元(53)、任务分配单元(54)、设备执行驱动单元(55)和第二电源单元(56)。

7.一种数据压缩下的工业混杂传感网的感控方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1，基于工业环境边界、设备几何尺寸数据进行非结构化数据提取，通过建立矢量电子地图进行地图构建；

S2，将无线传感节点(4)部署在工业设备上并进行网络全覆盖和连通性测试，同时标定无线传感节点(4)的三维坐标，能够明确指示对应设备的对应传感数据特性；

S3，采用区域内的无线传感节点(4)构建子网网络，基于工业设备特性及采集时序进行均衡数据采集，将获得的参数通过无线多跳的方式发送给路由传输节点(21)，并建立不同工业设备与不同的无线传感节点(4)之间的地址-数据关联模型；

S4，由于工业设备的复杂性使得无线感知的数据呈现维度的多元性，同时由于采集频率差异和无线通信延时造成数据在时间尺度上异步特性，由数据压缩处理单元(22)采用降维压缩分类法对多源异构异步数据进行处理，实现工业流程数据的有效约减和规则提取；

S5，建立局部子空间最相关网格化特征参数模型，确定工业设备目标参数优化与空间的关系；

S6，将路由传输节点(21)中处理的参数作为输入，以工业设备运行稳定值作为阈值，利用存储在数据压缩处理单元(22)中滑模控制的切换函数并结合模糊系统的逼近能力设计出融合模糊控制和滑模控制优点的模糊滑模控制器，基于滑模控制的到达条件来系统地决定模糊控制的规则，减轻滑模抖振效应稳定控制器输出；

S7，构建基于事件驱动的分布式无线传感节点网络动态分簇模型，激活与无线传感节点(4)最邻近的执行器进行任务分配，以数据压缩处理单元(22)中的模糊滑模控制器位置输出为给定，通过无线执行节点(5)和模糊滑模控制策略对相应的工业设备执行动作，当工业设备到达预先设定的位置时，优化执行效率同时完成对应的动作；

S8，构建包含设备、物料与管道在内的工业作业区域的可视化地图，将无线传感节点采集处理的工业设备映射到全局地图中，同时调度不同的无线执行节点实施不同的作业任务，实现工业混杂传感网下流程设备的感知和控制；

S9，将所有的检测数据和控制数据通过有线局域网络传输到中控室感控中心(23)，由中控室感控中心(23)进行数据监测和处理。