一种基于人工智能的智能化工业控制系统及方法与流程

本发明涉及工业设备运维管控，具体为一种基于人工智能的智能化工业控制系统及方法。

背景技术：

1、在工厂生产中，工业设备的运作稳定性直接关系到生产效率和质量，在设备运行中应该密切监控设备的工作状态，根据设备的使用情况，制定定期检查计划，定期对设备进行性能检查以及保养可以延长设备的寿命、减少故障率、提高生产效率和节约维修成本，从而保证生产运行的正常进行。

2、工业设备的性能测试是指通过对工业设备的各项性能指标进行展开测试，通过测试各项性能指标，可以检测并改善机器的性能问题，提高机器工作效率，减少因性能问题而产生的故障。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于人工智能的智能化工业控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于人工智能的智能化工业控制方法，方法包括：

3、步骤s1：定期调取目标区域内各工业设备的历史运行日志，在每一历史单位周期内，对用户控制各工业设备实现的所有工作模式切换进行捕捉识别的同时，构建相应的模式切换节点；监测各工业设备的每一设备运行参数项在相应的每一模式切换节点中呈现的运行参数值变化情况；

4、步骤s2：对各工业设备所有设备运行参数项在相应的各模式切换节点中，最开始呈现出稳定运行状态的特征时间戳进行识别提取；

5、步骤s3：分别根据对各工业设备在相应的各模式切换节点中提取得到的特征时间戳，获取在对各工业设备完成相应的工作模式切换后，各工业设备呈现稳定运行所需的过渡时长，基于过渡时长，对各工业设备在相应的各模式切换节点中呈现的切换频率指数进行评估；

6、步骤s4：根据在每一历史单位周期内，各工业设备在相应的所有模式切换节点中呈现的切换频率指数分布，计算在每一历史单位周期内，用户对各工业设备的控制操作指数；根据用户对各工业设备在所有历史单位周期内呈现的控制操作指数的累加情况，提示管理人员终端对有关工业设备展开性能检查。

7、优选的，步骤s1包括：

8、步骤s1-1：每当捕捉到一次用户将任意工业设备从某工作模式a调整成了某工作模式b，其中，a≠b，判断用户对任意工业设备进行了一次工作模式切换，构建生成模式切换节点{a→b}，设某工作模式b为模式切换节点{a→b}的目标切换模式；

9、步骤s1-2：每当捕捉到一次工作模式切换，对任意工业设备的各设备运行参数项，在任意工业设备运行相应的目标切换模式的过程中按时间先后顺序呈现的运行参数值进行采集，分别将对各设备运行参数项在各采集时间点上采集得到的运行参数值进行拟合，生成对应各设备运行参数项上的参数值y随时间t变化的曲线函数y=kt+b，其中，k为函数斜率，b为常数值。

10、优选的，步骤s2包括：

11、步骤s2-1：在任意工业设备的每一模式切换节点中，分别对各设备运行参数项，将输入各采集时间点至相应的曲线函数后得到的参数值，与实际在各采集时间点上采集得到的运行参数值进行数值比对，得到对应各采集时间点的参数差值，若采集时间点总数为n，将第1个采集时间点t1对应的参数差值f(t1)作为第一聚类中心，将第n个采集时间点tn对应的参数差值f(tn)作为第二聚类中心；依次将第2个至第n-1个采集时间点对应的参数差值分别与第一聚类中心、第二聚类中心之间进行数值的偏差计算；

12、因为通常情况下，性能再灵敏的工业设备，在将其由一种工作模式切换至另一种工作模式，都存在一定的转换过渡时间，而转换过渡时间的长短除了与工业设备的性能直接相关，还受切换前后所处的工作模式影响；因此，默认对各设备运行参数项在第1个采集时间点t1呈现出的运行参数值，往往是刚切入至相应的目标切换模式后所呈现出的状态不稳定的运行参数值，在最后1 个采集时间点tn呈现出的运行参数值，往往是切入相应的目标切换模式后所呈现出的状态稳定的运行参数值；

13、步骤s2-2：若某设备运行参数项在第j个采集时间点tj时满足｜f(tj)-f(t1)｜>｜f(tj)-f(tn)｜，其中，j∈{2,3,...,n-1}，判断采集时间点tj为在相应模式切换节点中，某设备运行参数项上的参数值开始呈现规律变化的目标时间戳；提取在每一模式切换节点中，各设备运行参数项对应的目标时间戳，选取最大的目标时间戳作为在每一模式切换节点中，相应工业设备的所有运行参数项最开始呈现出稳定运行状态的特征时间戳。

14、设备运行参数项上的参数值开始呈现规律变化，意味着该设备运行参数项开始呈现运行稳定，上述求取得到的目标时间戳，也是相应的设备运行参数项，在切入相应的目标切换模式后呈现出状态稳定的时间戳；默认在特征时间戳时，所有设备运行参数项上的运行参数值都处于运行稳定的状态。

15、优选的，步骤s3包括：

16、步骤s3-1：设在某工业设备的某模式切换节点中，用户将某工业设备从某工作模式p1调整成了某工作模式p2，且在某模式切换节点中的特征时间戳为tg；捕捉用户向某工业设备发送控制从某工作模式p1调整成某工作模式p2的时间戳tr，以及在某模式切换节点之后，向某工业设备发送控制从某工作模式p2调整成其他工作模式的时间戳te；

17、步骤s3-2：获取在对某工业设备完成从某工作模式p1至某工作模式p2的模式切换后，某工业设呈现稳定运行所需的过渡时长为t1=tg-tr，计算某工业设备稳定运行某工作模式p2的持续时长t2=te-tg；计算得到某工业设备在某模式切换节点中呈现的切换频率指数α=t1/t2；

18、切换频率指数越大，说明在该模式切换节点中，过渡时长在目标切换模式的总运行时长中的占比值越大，反应用户对相应工业设备完成模式切换的操作越急促，即用户控制相应的工业设备在较短的时间内完成不同工作模式切换。

19、优选的，步骤s4包括：

20、步骤s4-1：获取在每一历史单位周期内，对各工业设备捕捉得到的所有模式切换节点，采集各模式切换节点对应的切换频率指数；

21、步骤s4-2：设通过用户的操作控制，某工业设备可实现运行的工作模式的总数为m，分别获取在每一历史单位周期内，累计对某工业设备捕捉得到的模式切换节点的总数为n，且累计在n个模式切换节点中涉及了k种不同的工作模式；计算得到用户对某工业设备在每一历史单位周期中呈现的控制操作指数β=k/m×[(α1+α2+...+αn)/n]；

22、步骤s4-3：对用户对各工业设备在所有历史单位周期中呈现的控制操作指数进行累加计算，当某工业设备的控制操作指数的累加值大于阈值，提示管理人员终端，对某工业设备展开性能检查。

23、为更好的实现上述方法，还提了一种智能化工业控制系统，系统包括数据管理模块、特征时间戳提取管理模块、切换频率指数评估管理模块、提示管理模块；

24、数据管理模块，用于定期调取目标区域内各工业设备的历史运行日志，在每一历史单位周期内，对用户控制各工业设备实现的所有工作模式切换进行捕捉识别的同时，构建相应的模式切换节点；监测各工业设备的每一设备运行参数项在相应的每一模式切换节点中呈现的运行参数值变化情况；

25、特征时间戳提取管理模块，用于对各工业设备所有设备运行参数项在相应的各模式切换节点中，最开始呈现出稳定运行状态的特征时间戳进行识别提取；

26、切换频率指数评估管理模块，用于分别根据对各工业设备在相应的各模式切换节点中提取得到的特征时间戳，获取在对各工业设备完成相应的工作模式切换后，各工业设备呈现稳定运行所需的过渡时长，基于过渡时长，对各工业设备在相应的各模式切换节点中呈现的切换频率指数进行评估；

27、提示管理模块，用于根据在每一历史单位周期内，各工业设备在相应的所有模式切换节点中呈现的切换频率指数分布，计算在每一历史单位周期内，用户对各工业设备的控制操作指数；根据用户对各工业设备在所有历史单位周期内呈现的控制操作指数的累加情况，提示管理人员终端对有关工业设备展开性能检查。

28、优选的，数据管理模块包括模式切换节点构建管理单元、数据监测管理单元；

29、模式切换节点构建管理单元，用于定期调取目标区域内各工业设备的历史运行日志，在每一历史单位周期内，对用户控制各工业设备实现的所有工作模式切换进行捕捉识别的同时，构建相应的模式切换节点；

30、数据监测管理单元，用于监测各工业设备的每一设备运行参数项在相应的每一模式切换节点中呈现的运行参数值变化情况。

31、优选的，切换频率指数评估管理模块包括过渡时长捕捉单元、切换频率指数计算单元；

32、过渡时长捕捉单元，用于分别根据对各工业设备在相应的各模式切换节点中提取得到的特征时间戳，获取在对各工业设备完成相应的工作模式切换后，各工业设备呈现稳定运行所需的过渡时长；

33、切换频率指数计算单元，用于根据过渡时长，对各工业设备在相应的各模式切换节点中呈现的切换频率指数进行评估。

34、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过对在用户控制各工业设备完成的每一次工作模式切换中，每一设备运行参数项在相应的工作模式切换中呈现的运行参数值的变化情况进行监测的方式，实现对所有运行参数项最开始呈现出稳定运行状态的特征时间戳的捕捉，本发明通过对工业设备计算在每一次工作模式切换的过程中，工业设备呈现稳定运行所需的过渡时长与目标切换模式稳定运行时长的占比值的方式，来衡量用户对两种不同工作模式的切换频率；本发明通过计算在每一历史单位周期内，用户对各工业设备的控制操作指数的方式，实现对各工业设备在每一历史单位周期内的使用情况进行衡量，为管理人员提供智能的性能检测提示，进而减少因性能问题而产生的故障。