一种矿用隔爆型PLC设备的远程控制方法及系统与流程

本发明涉及矿用控制器领域，特别是一种矿用隔爆型plc设备的远程控制方法及系统。

背景技术：

1、矿山机械设备的远程控制已成为现代矿业开采的重要组成部分。其中，矿用隔爆型plc（可编程逻辑控制器）设备以其卓越的性能和可靠性，在矿山自动化控制系统中占据了核心地位。再者远程控制技术在工业领域得到了广泛应用，为矿山机械设备的远程控制提供了有力支持。然而，矿山环境的特殊性使得矿用隔爆型plc设备的远程控制面临诸多挑战。首先，矿山环境恶劣，存在高温、高湿、高粉尘等不利因素，对远程控制系统的稳定性和可靠性提出了更高要求。其次，矿山机械设备种类繁多，控制需求各异，因此如何针对矿用设备进行精准远程控制，并且在恶劣环境中能长期稳定的运行是现阶段亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种矿用隔爆型plc设备的远程控制方法及系统。

2、实现上述目的本发明的技术方案为，进一步，在上述一种矿用隔爆型plc设备的远程控制方法中，该远程控制方法包括以下步骤：

3、获取系统中的实时矿用plc设备信息，基于无线通信技术将所述实时矿用plc设备信息传输至控制中心；

4、对所述实时矿用plc设备信息进行数据预处理，得到识别用矿用plc设备信息；

5、基于gan生成对抗网络建立gan矿用设备状态识别模型，在所述矿用设备状态识别模型中添加双层lstm长短期记忆网络，得到lc-gan矿用设备状态识别模型；

6、将所述识别用矿用plc设备信息输入至所述lc-gan矿用设备状态识别模型中进行识别，得到矿用设备状态；

7、判断所述矿用设备状态是否异常，若异常则生成预警指令并分析异常原因，根据异常原因生成plc设备调整指令，根据所述plc设备调整指令对设备进行实时调整。

8、进一步，在上述一种矿用隔爆型plc设备的远程控制方法中，所述获取系统中的实时矿用plc设备信息，基于无线通信技术将所述实时矿用plc设备信息传输至控制中心，包括：

9、通过地面控制中心、井下隔爆型plc设备、专用通信网络和安全网关建立远程控制系统；

10、所述地面控制中心用于发出控制指令和接收plc设备的实时矿用plc设备信息；

11、井下隔爆型plc设备内置隔爆外壳，并集成高性能处理器和通讯模块，所述专用通信网络采用工业以太网；

12、对采集的数据和指令进行传输时利用tls协议进行加密，同时在远程控制系统实施aes加密。

13、进一步，在上述一种矿用隔爆型plc设备的远程控制方法中，所述对所述实时矿用plc设备信息进行数据预处理，得到识别用矿用plc设备信息，包括：

14、每隔300min获取1次实时矿用plc设备信息，所述实时矿用plc设备信息至少包括设备温度数据、设备压力数据、设备电流数据、设备电压数据和设备故障代码；

15、对所述实时矿用plc设备信息中的缺失值进行填充，得到第一矿用plc设备信息；

16、利用z-score统计方法对所述第一矿用plc设备信息中的异常值检测，并删除异常值，得到第二矿用plc设备信息；

17、利用中值滤波算法对所述第二矿用plc设备信息进行滤波处理后进行标准化处理，得到识别用矿用plc设备信息。

18、进一步，在上述一种矿用隔爆型plc设备的远程控制方法中，所述基于gan生成对抗网络建立gan矿用设备状态识别模型，在所述矿用设备状态识别模型中添加双层lstm长短期记忆网络，得到lc-gan矿用设备状态识别模型，包括：

19、基于gan生成对抗网络建立gan矿用设备状态识别模型，所述gan矿用设备状态识别模型至少包括生成器和判别器；

20、在所述矿用设备状态识别模型中添加双层lstm长短期记忆网络，双层lstm网络的隐藏层输出由前向和后向隐藏层输出序列叠加，利用双层lstm网络的级联正反向输出求解；

21、用梯度下降法对判别网络和生成网络交替迭代，利用auc指标在卷积神经网络评估模型上对每一轮训练结果进行评估，得到lc-gan矿用设备状态识别模型。

22、进一步，在上述一种矿用隔爆型plc设备的远程控制方法中，所述将所述识别用矿用plc设备信息输入至所述lc-gan矿用设备状态识别模型中进行识别，得到矿用设备状态，包括：

23、对所述识别用矿用plc设备信息在训练进行数据分割，训练集和验证集比例设置为8：2；

24、设置所述lc-gan矿用设备状态识别模型的迭代次数=300次，前200轮次冻结主干网络进行训练，batchsize设置为16，后100轮次解冻训练，batchsize设置为8；

25、训练过程中采用adam优化器，学习率动态调整，初始设置为0.001，在验证损失趋于平衡时结束训练，得到矿用设备状态。

26、进一步，在上述一种矿用隔爆型plc设备的远程控制方法中，所述判断所述矿用设备状态是否异常，若异常则生成预警指令并分析异常原因，根据异常原因生成plc设备调整指令，根据所述plc设备调整指令对设备进行实时调整，包括：

27、基于历史数据和设备手册，为各项监测参数设定正常工作范围的阈值，根据阈值判断所述矿用设备状态是否异常；

28、根据异常参数的具体情况生成预警指令，所述预警指令至少包括异常类型、异常程度、发生时间；

29、通过矿井内的通讯网络，将所述预警指令即时推送至系统、控制室操作员和维护团队；

30、分析异常数据，结合设备工作原理和历史故障案例，识别故障模式，根据异常原因生成plc设备调整指令，所述调整指令至少包括调整运行参数、执行维护程序、启动备用系统；

31、设计紧急停机机制，当监测到极端危险情况时，无论当前控制指令为何种状态，plc立即执行安全停机操作。

32、进一步，在一种矿用隔爆型plc设备的远程控制系统，所述远程控制系统包括以下模块：

33、设备信息获取模块，用于获取系统中的实时矿用plc设备信息，基于无线通信技术将所述实时矿用plc设备信息传输至控制中心；

34、设备信息处理模块，用于对所述实时矿用plc设备信息进行数据预处理，得到识别用矿用plc设备信息；

35、状态模型建立模块，用于基于gan生成对抗网络建立gan矿用设备状态识别模型，在所述矿用设备状态识别模型中添加双层lstm长短期记忆网络，得到lc-gan矿用设备状态识别模型；

36、设备状态识别模块，用于将所述识别用矿用plc设备信息输入至所述lc-gan矿用设备状态识别模型中进行识别，得到矿用设备状态；

37、设备预警调整模块，用于判断所述矿用设备状态是否异常，若异常则生成预警指令并分析异常原因，根据异常原因生成plc设备调整指令，根据所述plc设备调整指令对设备进行实时调整。

38、进一步，在一种矿用隔爆型plc设备的远程控制系统中，所述设备信息处理模块包括子模块：

39、获取子模块，用于每隔300min获取1次实时矿用plc设备信息，所述实时矿用plc设备信息至少包括设备温度数据、设备压力数据、设备电流数据、设备电压数据和设备故障代码；

40、填充子模块，用于对所述实时矿用plc设备信息中的缺失值进行填充，得到第一矿用plc设备信息；

41、删除子模块，用于利用z-score统计方法对所述第一矿用plc设备信息中的异常值检测，并删除异常值，得到第二矿用plc设备信息；

42、得到子模块，用于利用中值滤波算法对所述第二矿用plc设备信息进行滤波处理后进行标准化处理，得到识别用矿用plc设备信息。

43、进一步，在一种矿用隔爆型plc设备的远程控制系统中，所述状态模型建立模块包括子模块：

44、数据分割子模块，用于对所述识别用矿用plc设备信息在训练进行数据分割，训练集和验证集比例设置为8：2；

45、设置子模块，用于设置所述lc-gan矿用设备状态识别模型的迭代次数=300次，前200轮次冻结主干网络进行训练，batchsize设置为16，后100轮次解冻训练，batchsize设置为8；

46、得到子模块，用于训练过程中采用adam优化器，学习率动态调整，初始设置为0.001，在验证损失趋于平衡时结束训练，得到矿用设备状态。

47、其有益效果在于，通过获取系统中的实时矿用plc设备信息，基于无线通信技术将所述实时矿用plc设备信息传输至控制中心；对所述实时矿用plc设备信息进行数据预处理，得到识别用矿用plc设备信息；基于gan生成对抗网络建立gan矿用设备状态识别模型，在所述矿用设备状态识别模型中添加双层lstm长短期记忆网络，得到lc-gan矿用设备状态识别模型；将所述识别用矿用plc设备信息输入至所述lc-gan矿用设备状态识别模型中进行识别，得到矿用设备状态；判断所述矿用设备状态是否异常，若异常则生成预警指令并分析异常原因，根据异常原因生成plc设备调整指令，根据所述plc设备调整指令对设备进行实时调整。可以确保远程控制操作的安全性和可靠性，同时优化了数据处理和指令执行的效率，实现了对矿井环境的远程智能监控和高效管理，在恶劣环境中就能对设备进行远程控制降低了人工介入的风险。