[发明专利]面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统

说明书

本发明涉及一种面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统，包括实时数据收集模块(Ⅰ)、单节点稀疏离散编码器生成模块(Ⅱ)、单节点实时异常监测模块(Ⅲ)、全流程所有节点并行实时监测模块(Ⅳ)和生产模式更新模块(Ⅴ)；Ⅰ用于采集各节点的数值，并整合成多维度的样本；Ⅱ用于生成多个稀疏离散编码器，各稀疏离散编码器用于将各节点的数值进行稀疏离散编码；Ⅲ用于判断数值是否异常；Ⅳ用于并行实时监测所有节点，根据决策矩阵识别各节点的噪声干扰和概念漂移；Ⅴ用于在确定发生了概念漂移时，变更生产模式。本发明的面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统，能够实时监测系统异常，从中分辨是噪声干扰还是生产模式变更。

技术领域

本发明属于工业自动化与智能制造技术领域，涉及一种面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统。

背景技术

在智能化生产过程中，数据是监测和驱动生产过程的核心要素，实时生产数据中的噪声往往由生产系统外部的各种物理干扰造成，其通常不会引起数据整体趋势的变化。而引起数据整体趋势发生变化的一般是生产系统内部的生产模式发生变化，表现在数据上就是趋势性的变化，一般包含突变和渐变两种情形。学术上将这种数据发生趋势性变化的现象称为概念漂移。目前，针对概念漂移的研究主要集中在漂移检测和自适应学习两方面，而从漂移数据中分辨出噪声干扰也是本领域内的难题，尚无具体针对性的研究可供参考。

因此，研究一种面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中难以从漂移数据中分辨出噪声干扰的问题，提供一种面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

面向实时数据流的动态生产环境异常监测系统，包括实时数据收集模块、单节点稀疏离散编码器生成模块、单节点实时异常监测模块、全流程所有节点并行实时监测模块和生产模式更新模块；

实时数据收集模块用于采集各节点的数值，并整合成多维度的样本，各节点与生产过程中的各生产环节一一对应；

单节点稀疏离散编码器生成模块用于生成多个稀疏离散编码器，各稀疏离散编码器与各节点一一对应，各稀疏离散编码器用于将各节点的数值进行稀疏离散编码(即编码为稀疏且离散的二进制向量)；

所述的稀疏是指编码器中激活点的位数w只占全部编码长度n的小部分，通常有n＞20×w；所述的离散是指激活点的位置不集中，分散在全部编码位置中；所述的编码器用于将节点接收到数值编码成0和1表示的二进制向量；

所有的稀疏离散编码器的参数n_,w_,tol相同(即整个生产过程中的所有的稀疏离散编码器都遵循约束条件n_,w_,tol，如都有n个编码位数，并且其中都只有w个是被置1的(即激活))，N表示稀疏离散编码器中所有二进制位的总数量，w表示在所有N个二进制位中处于激活状态的总数量，一个二进制位只有两种状态0或者1，0代表这个位置没有被激活，1代表这个位置被激活，tol表示系统对于噪声的容忍度，即允许一些细微噪声的存在，即系统允许存在w×tol(向上取整)激活位置不重叠，超过容忍度的数值被视为较为严重的故障发生，需要进行人工排查附近点位，以消除故障；