一种用于工业互联网的工业现场监测系统及检测方法与流程

1.本发明涉及工业互联网技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于工业互联网的工业现场监测系统及检测方法。


背景技术：

2.工业互联网是以网络为基础、平台为中枢、数据为要素、安全为保障，既是工业数字化、网络化、智能化转型的基础设施，也是互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合的应用模式，同时也是一种新业态、新产业。
3.现有工业现场监测系统的结构包括数据采集模块，数据传输模块，数据管理模块，数据采集模块用于根据智能传感器、智能仪表、摄像机设备实时采集设备的状态数据和处理数据，数据传输模块用于通过无线网络高速传输数据，提供实时计算、远程控制，数据管理模块用于通过电脑、手机、大屏幕应用系统实时推送自动化工厂生产线的信息，实现远程状态监控和远程设备管理。
4.但是其在实际使用时，仍旧存在较多缺点，如现有的工业现场监测系统大多数没有分析监测的数据，不能合理利用数据，没有具体的一个数值来评估工厂现场质量，从而没有进行相应的预警监测提醒，工业现场造成大范围大量的污染，将不利于企业发展。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种用于工业互联网的工业现场监测系统及检测方法，通过对环境、设备、产品三方面进行监测，及时取得各种信息，对这些信息进行处理和综合分析后，并评估出工业现场风险评估指数，与预定义的阈值进行判断对比，从而能早期发现潜伏的故障，必要时可提供预警或规定的操作。以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.工业现场区域划分模块：用于将工业现场区域作为目标区域，划分为各目标子区域，将多个工业现场子区域面积记作为si，i＝1，2
……
n；
8.工业现场数据采集模块：用于采集工业现场子区域环境视频、环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，并将这些分别传输至工业现场数据预处理模块；
9.工业现场数据预处理模块：用于接收工业现场数据采集模块的环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，筛选掉与其无关的数据；
10.环境监测数据处理模块：用于接收工业现场数据预处理模块的数据，根据环境气温、环境湿度计算环境变化波动指数；
11.设备监测数据处理模块：用于接收工业现场数据预处理模块的数据，根据硬件设备运行状态计算出传感器设备故障系数；
12.产品风险监测数据处理模块：用于接收工业现场数据预处理模块的数据，根据产品参数以及产品风险事件发生概率计算出产品风险评估指数；
13.工业现场监测系统预警模块：用于接收环境监测数据处理模块、设备监测数据处理模块、产品风险监测数据处理模块传输的数据，计算出工业现场风险评估指数，并根据预定义的风险评估阈值r
阈
进行判断对比，触发预警提醒；
14.系统信息交互模块：用于基于工业互联网的工业现场监测系统的工业现场风险评估指数，将最终信息传输至网络终端并进行信息交互和确认。
15.在一个优选地实施方式中，所述各目标子区域的划分方式以传感器安装位置划分，其中在目标区域内按照相等面积圆形区域进行设置传感器，并且圆形区域中两个传感器之间的位置距离相等；在每一个圆形区域中间设置一个全方位摄像头。
16.在一个优选地实施方式中，所述工业现场数据采集模块的具体采集方式为：
17.根据摄像头采集工业现场区域环境视频、硬件设备的位置，根据传感器采集环境气温、环境湿度、硬件设备运行状态；根据产品调研报告采集产品参数以及计算得到产品风险事件发生概率。
18.在一个优选地实施方式中，所述环境变化波动指数的计算公式为：
19.其中δh表示为环境变化波动指数，h2表示为近一段t时间段内的环境质量指数，h1表示为上一段t时间段的环境质量指数，h表示为环境质量指数的计算公式，a表示为控制系数，xi表示为环境气温、环境湿度的检测值，si表示为第i个工业现场区域面积，s表示为总面积，λ表示为影响因子。
20.在一个优选地实施方式中，所述传感器设备故障系数的计算公式为：
21.其中k表示为传感器设备故障系数，ti表示为平均故障运行时间，fi表示为平均无故障运行时间，λ表示为影响因子。
22.在一个优选地实施方式中，所述产品风险评估指数的计算公式为：
23.其中w表示为产品风险评估指数，pi表示为权重因子，wi表示为产品风险事件发生概率，λ表示为影响因子。
24.在一个优选地实施方式中，所述工业现场风险评估指数的计算公式为：
25.其中r表示为工业现场风险评估指数，k表示为传感器设备故障系数，w表示为产品风险评估指数，h表示为环境变化波动指数，λ表示为影响因子；
26.根据计算出的工业现场风险评估指数与预定义的检测阈值r
阈
进行判断对比，r≥r
阈
表示为不符合预期，触发预警提醒。
27.在一个优选地实施方式中，一种用于工业互联网的工业现场监测系统的方法，包括下列步骤：
28.步骤s1、根据工业现场区域，划分为各目标子区域，将多个工业现场子区域面积记作为si，i＝1，2
……
n；
29.步骤s2、采集工业现场子区域环境视频、环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，并将这些分别传输至工业现场数据预处理模块；
30.步骤s4、根据工业现场数据采集模块的环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，筛选掉与其无关的数据；
31.步骤s5、根据工业现场数据预处理模块传输的数据，根据环境气温、环境湿度计算环境变化波动指数；
32.步骤s6、根据工业现场数据预处理模块的数据，根据硬件设备运行状态计算出传感器设备故障系数；
33.步骤s7、根据工业现场数据预处理模块的数据，根据产品参数以及产品风险事件发生概率计算出产品风险评估指数；
34.步骤s8、根据环境监测数据处理模块、设备监测数据处理模块、产品风险监测数据处理模块传输的数据，计算出工业现场风险评估指数，并根据预定义的检测阈值r
阈
进行判断对比，触发预警提醒；
35.步骤s9、基于工业互联网的工业现场监测系统的工业现场风险评估指数，将最终信息传输至网络终端并进行信息交互和确认。
36.本发明的技术效果和优点：
37.本发明包括工业现场区域划分模块、工业现场数据采集模块、工业现场数据预处理模块、环境监测数据处理模块、设备监测数据处理模块、产品风险监测数据处理模块、工业现场监测系统预警模块以及系统信息交互模块；通过对环境、设备、产品三方面进行监测，及时取得各种信息，对这些信息进行处理和综合分析后，并评估出工业现场风险评估指数，与预定义的检测阈值进行判断对比，从而能早期发现潜伏的故障，必要时可提供预警或规定的操作。
附图说明
38.图1为本发明的整体结构示意图。
39.图2为本发明的系统方法流程图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.本发明提供了如图1-图2所示的一种用于工业互联网的工业现场监测系统及检测方法，包括工业现场区域划分模块、工业现场数据采集模块、工业现场数据预处理模块、环
境监测数据处理模块、设备监测数据处理模块、产品风险监测数据处理模块、工业现场监测系统预警模块以及系统信息交互模块；其中工业现场区域划分模块和工业现场数据采集模块连接，工业现场数据采集模块和工业现场数据预处理模块连接，工业现场数据预处理模块和环境监测数据处理模块连接，工业现场数据预处理模块和设备监测数据处理模块连接，工业现场数据预处理模块和产品风险监测数据处理模块连接，环境监测数据处理模块和工业现场监测系统预警模块连接，设备监测数据处理模块和工业现场监测系统预警模块连接，产品风险监测数据处理模块和工业现场监测系统预警模块连接，工业现场监测系统预警模块和系统信息交互模块连接；
42.所述工业现场区域划分模块用于将工业现场区域作为目标区域，划分为各目标子区域，将多个工业现场子区域面积记作为si，i＝1，2
……
n；
43.本实施例需要具体说明的是，所述各目标子区域的划分方式以传感器安装位置划分，其中在目标区域内按照相等面积圆形区域进行设置传感器，并且圆形区域中两个传感器之间的位置距离相等；在每一个圆形区域中间设置一个全方位摄像头；
44.所述工业现场数据采集模块用于采集工业现场子区域环境视频、环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，并将这些分别传输至工业现场数据预处理模块；其中各数据的采集需多次采集取其平均值；
45.本实施例需要具体说明的是，所述工业现场数据采集模块的具体采集方式为：
46.根据摄像头采集工业现场区域环境视频、硬件设备的位置，根据传感器采集环境气温、环境湿度、硬件设备运行状态；根据产品调研报告采集产品参数以及计算得到产品风险事件发生概率；
47.所述工业现场数据预处理模块用于接收工业现场数据采集模块的环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，筛选掉与其无关的数据；
48.本实施例需要具体说明的是，所述工业现场数据预处理模块包括数据审核、数据筛选和数据排序，属于现有技术手段，因此本实施例未做出具体说明。
49.所述环境监测数据处理模块用于接收工业现场数据预处理模块的数据，根据环境气温、环境湿度计算环境变化波动指数；
50.本实施例需要具体说明的是，所述环境变化波动指数的计算公式为：
51.δh＝h2-h1，其中δh表示为环境变化波动指数，h2表示为近一段t时间段内的环境质量指数，h1表示为上一段t时间段的环境质量指数，h表示为环境质量指数的计算公式，a表示为控制系数，xi表示为环境气温、环境湿度的检测值，si表示为第i个工业现场区域面积，s表示为总面积，λ表示为影响因子；
52.所述设备监测数据处理模块用于接收工业现场数据预处理模块的数据，根据硬件设备运行状态计算出传感器设备故障系数；
53.本实施例需要具体说明的是，所述传感器设备故障系数的计算公式为：
54.其中k表示为传感器设备故障系数，ti表示为平均故障运行时间，fi表示为平均无故障运行时间，λ表示为影响因子；
55.所述产品风险监测数据处理模块用于接收工业现场数据预处理模块的数据，根据产品参数以及产品风险事件发生概率计算出产品风险评估指数；
56.本实施例需要具体说明的是，所述产品风险评估指数的计算公式为：
57.其中w表示为产品风险评估指数，pi表示为权重因子，wi表示为产品风险事件发生概率，λ表示为影响因子；
58.所述工业现场监测系统预警模块用于接收环境监测数据处理模块、设备监测数据处理模块、产品风险监测数据处理模块传输的数据，计算出工业现场风险评估指数，并根据预定义的风险评估阈值r
阈
进行判断对比，触发预警提醒；
59.本实施例需要具体说明的是，所述工业现场风险评估指数的计算公式为：
60.其中r表示为工业现场风险评估指数，k表示为传感器设备故障系数，w表示为产品风险评估指数，h表示为环境变化波动指数，λ表示为影响因子；
61.根据计算出的工业现场风险评估指数与预定义的检测阈值r
阈
进行判断对比，r≥r
阈
表示为不符合预期，触发预警提醒；
62.所述系统信息交互模块用于基于工业互联网的工业现场监测系统的工业现场风险评估指数，将最终信息传输至网络终端并进行信息交互和确认。
63.本实施需要具体说明的是，信息交互属于传统信息输送过程，属于现有技术手段，因此本实施例未做出具体说明，此外本实施例设计的信息数据均存储至信息存储模块。
64.本实施例的具体操作方法如下：
65.步骤s1、根据工业现场区域，划分为各目标子区域，将多个工业现场子区域面积记作为si，i＝1，2
……
n；
66.步骤s2、采集工业现场子区域环境视频、环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，并将这些分别传输至工业现场数据预处理模块；
67.步骤s4、根据工业现场数据采集模块的环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，筛选掉与其无关的数据；
68.步骤s5、根据工业现场数据预处理模块传输的数据，根据环境气温、环境湿度计算环境变化波动指数；
69.步骤s6、根据工业现场数据预处理模块的数据，根据硬件设备运行状态计算出传感器设备故障系数；
70.步骤s7、根据工业现场数据预处理模块的数据，根据产品参数以及产品风险事件发生概率计算出产品风险评估指数；
71.步骤s8、根据环境监测数据处理模块、设备监测数据处理模块、产品风险监测数据
处理模块传输的数据，计算出工业现场风险评估指数，并根据预定义的检测阈值r
阈
进行判断对比，触发预警提醒；
72.步骤s9、基于工业互联网的工业现场监测系统的工业现场风险评估指数，将最终信息传输至网络终端并进行信息交互和确认。
73.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于工业互联网的工业现场监测系统，其特征在于，包括：工业现场区域划分模块：用于将工业现场区域作为目标区域，划分为各目标子区域，将多个工业现场子区域面积记作为si，i=1，2
……
n；工业现场数据采集模块：用于采集工业现场子区域环境视频、环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，并将这些分别传输至工业现场数据预处理模块；工业现场数据预处理模块：用于接收工业现场数据采集模块的环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，筛选掉与其无关的数据；环境监测数据处理模块：用于接收工业现场数据预处理模块的数据，根据环境气温、环境湿度计算环境变化波动指数；设备监测数据处理模块：用于接收工业现场数据预处理模块的数据，根据硬件设备运行状态计算出传感器设备故障系数；产品风险监测数据处理模块：用于接收工业现场数据预处理模块的数据，根据产品参数以及产品风险事件发生概率计算出产品风险评估指数；工业现场监测系统预警模块：用于接收环境监测数据处理模块、设备监测数据处理模块、产品风险监测数据处理模块传输的数据，计算出工业现场风险评估指数，并根据预定义的风险评估阈值r
阈
进行判断对比，触发预警提醒；系统信息交互模块：用于基于工业互联网的工业现场监测系统的工业现场风险评估指数，将最终信息传输至网络终端并进行信息交互和确认。2.根据权利要求1所述的一种用于工业互联网的工业现场监测系统，其特征在于：所述各目标子区域的划分方式以传感器安装位置划分，其中在目标区域内按照相等面积圆形区域进行设置传感器，并且圆形区域中两个传感器之间的位置距离相等；在每一个圆形区域中间设置一个全方位摄像头。3.根据权利要求1所述的一种用于工业互联网的工业现场监测系统，其特征在于：所述工业现场数据采集模块的具体采集方式为：根据摄像头采集工业现场区域环境视频、硬件设备的位置，根据传感器采集环境气温、环境湿度、硬件设备运行状态；根据产品调研报告采集产品参数以及计算得到产品风险事件发生概率。4.根据权利要求1所述的一种用于工业互联网的工业现场监测系统，其特征在于：所述环境变化波动指数的计算公式为：
∆
h=h2-h1，，其中
∆
h表示为环境变化波动指数，h2表示为近一段t时间段内的环境质量指数，h1表示为上一段t时间段的环境质量指数，h表示为环境质量指数的计算公式，a表示为控制系数，xi表示为环境气温、环境湿度的检测值，si表示为第i个工业现场区域面积，s表示为总面积，λ表示为影响因子。5.根据权利要求1所述的一种用于工业互联网的工业现场监测系统，其特征在于：
所述传感器设备故障系数的计算公式为：，其中k表示为传感器设备故障系数，ti表示为平均故障运行时间，fi表示为平均无故障运行时间，λ表示为影响因子。6.根据权利要求1所述的一种用于工业互联网的工业现场监测系统，其特征在于：所述产品风险评估指数的计算公式为：，其中w表示为产品风险评估指数，pi表示为权重因子，wi表示为产品风险事件发生概率，λ表示为影响因子。7.根据权利要求1所述的一种用于工业互联网的工业现场监测系统，其特征在于：所述工业现场风险评估指数的计算公式为：，其中r表示为工业现场风险评估指数，k表示为传感器设备故障系数，w表示为产品风险评估指数，h表示为环境变化波动指数，λ表示为影响因子；根据计算出的工业现场风险评估指数与预定义的检测阈值r
阈
进行判断对比，r≥r
阈
表示为不符合预期，触发预警提醒。8.一种用于工业互联网的工业现场监测系统的方法，所述方法用于上述权利要求1-7任一所述的工业互联网的工业现场监测系统，其特征在于，包括下列步骤：步骤s1、根据工业现场区域，划分为各目标子区域，将多个工业现场子区域面积记作为si，i=1，2
……
n；步骤s2、采集工业现场子区域环境视频、环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，并将这些分别传输至工业现场数据预处理模块；步骤s4、根据工业现场数据采集模块的环境气温、环境湿度、硬件设备位置、硬件设备运行状态、产品参数以及产品风险事件发生概率，筛选掉与其无关的数据；步骤s5、根据工业现场数据预处理模块传输的数据，根据环境气温、环境湿度计算环境变化波动指数；步骤s6、根据工业现场数据预处理模块的数据，根据硬件设备运行状态计算出传感器设备故障系数；步骤s7、根据工业现场数据预处理模块的数据，根据产品参数以及产品风险事件发生概率计算出产品风险评估指数；步骤s8、根据环境监测数据处理模块、设备监测数据处理模块、产品风险监测数据处理模块传输的数据，计算出工业现场风险评估指数，并根据预定义的检测阈值r
阈
进行判断对比，触发预警提醒；
步骤s9、基于工业互联网的工业现场监测系统的工业现场风险评估指数，将最终信息传输至网络终端并进行信息交互和确认。

技术总结
本发明公开了一种用于工业互联网的工业现场监测系统及检测方法，具体涉及工业互联网领域，包括工业现场区域划分模块、工业现场数据采集模块、工业现场数据预处理模块、环境监测数据处理模块、设备监测数据处理模块、产品风险监测数据处理模块、工业现场监测系统预警模块以及系统信息交互模块；通过对环境、设备、产品三方面进行监测，及时取得各种信息，对这些信息进行处理和综合分析后，并评估出工业现场风险评估指数，与预定义的检测阈值进行判断对比，从而能早期发现潜伏的故障，必要时可提供预警或规定的操作。供预警或规定的操作。供预警或规定的操作。


技术研发人员：孟德凤 刘如心 董骊 艾群飞
受保护的技术使用者：江苏欧软信息科技有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/10/6