CN110930644B - 一种电缆生产安全预警系统 - Google Patents

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CN110930644B CN201911278937.4A CN201911278937A CN110930644B CN 110930644 B CN110930644 B CN 110930644B CN 201911278937 A CN201911278937 A CN 201911278937A CN 110930644 B CN110930644 B CN 110930644B
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Abstract

一种电缆生产安全预警系统，包括设备运行监测模块、车间环境监测模块，安全管理终端和预警模块，所述设备运行监测模块用于对电缆生产设备进行数据监测和视频监测，所述车间环境监测模块用于对车间环境数据进行监测，所述安全管理终端用于对监测所得的数据进行处理和分析，当电缆生产设备的运行数据或车间环境数据高于预设的阈值时令预警模块进行报警，并对获取的视频图像进行处理和显示。本发明的有益效果为：保证了电缆生产车间从业人员的人身安全和电缆生产经营活动的顺利进行。

Description

一种电缆生产安全预警系统
技术领域
本发明创造涉及生产管理领域，具体涉及一种电缆生产安全预警系统。
背景技术
在电缆生产过程中会产生高温和废气等，从而造成电缆生产车间处于危险状态，工作人员长期处于这种环境，就会对工作人员的人身安全带来危害，所以，电缆生产车间环境的有效监测及相应的报警措施对电缆安全生产相当重要；此外，在电缆生产过程中对电缆生产设备运行的实时监测，能够及时发现电缆生产设备的异常情况，从而采用相应的措施进行应对；因此，对电缆生产车间的环境和电缆生产设备的有效监测，能够避免造成人员伤害和财产损失的，并且能够及时发现生产事故并采取相应的事故预防和控制措施，保证了从业人员的人身安全和生产经营活动的顺利进行。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种电缆生产安全预警系统。
本发明创造的目的通过以下技术方案实现：
一种电缆生产安全预警系统，包括设备运行监测模块、车间环境监测模块，安全管理终端和预警模块，所述设备运行监测模块包括设备数据监测单元和设备视频监测单元，所述设备数据监测单元用于对电缆生产设备的运行数据进行实时监测，并将监测所得的数据传输至安全管理终端，所述设备视频监测单元用于对电缆生产设备进行视频监测，并将获取的视频图像传输至安全管理终端，所述车间环境监测模块用于对车间环境数据进行采集，并将采集所得的车间环境数据传输至安全管理终端，所述安全管理终端包括数据处理单元、图像处理单元和信息显示单元，所述数据处理单元用于对接收到的电缆生产设备的运行数据和车间环境数据进行处理和分析，当电缆生产设备的运行数据和设置的数值不同，或车间环境数据高于预设的安全阈值时令预警模块进行报警，所述图像处理单元用于对接收到的视频图像进行滤波处理，并将处理后的视频图像在信息显示单元进行显示；所述车间环境监测模块采用分簇结构的传感器节点对车间环境数据进行采集，将各个簇中的传感器节点分为车间环境数据采集节点和中转节点，所述车间环境数据采集节点用于进行车间环境数据的采集，并将获取的车间环境数据打包后传输至其对应的中转节点，由中转节点将所述车间环境数据包转发至簇头节点，设Ci表示第i个簇，CHi为簇Ci的簇头节点，且簇Ci中的传感器节点集合为U(Ci)＝{uo,o＝1,2,…K}，其中，K为集合U(Ci)中的传感器节点数，uo为簇Ci中的第o个传感器节点，设L(uo)表示传感器节点uo的邻居传感器节点集合，且
Figure GDA0002491065590000021
其中，
Figure GDA0002491065590000022
表示传感器节点uo的第j个邻居传感器节点，n表示传感器节点uo的邻居传感器节点数，定义D(uo,t)表示传感器节点uo在t时刻的监测优先级，则D(uo,t)的表达式为：
Figure GDA0002491065590000023
式中，(xo,yo)为传感器节点uo的位置坐标，
Figure GDA0002491065590000024
为传感器节点
Figure GDA0002491065590000025
的位置坐标，t0(uo)表示传感器节点uo上一次作为车间环境数据采集节点的时间，E(uo)表示传感器节点uo当前时刻的能量值，E0(uo)表示传感器节点uo的初始能量值；
簇头节点CHi计算簇Ci内各个传感器节点的监测优先级，并将簇Ci中的传感器节点按其监测优先级的值由大到小进行排列，选取前
Figure GDA0002491065590000026
个传感器节点作为车间环境数据采集节点，选取后
Figure GDA0002491065590000027
个传感器节点作为中转节点的候选节点，各车间环境数据采集节点在中转节点的候选节点中选取其对应的中转节点，给定监测周期T，每隔T时间簇头节点CHi重新计算簇Ci中各传感器节点的监测优先级，并在簇Ci中重新选取车间环境数据采集节点和中转节点。
优选地，设集合M(Ci,t)表示在t时刻簇Ci中选取的车间环境数据采集节点集合，且
Figure GDA0002491065590000028
其中，cl表示集合M(Ci,t)中的第l个车间环境数据采集节点，集合Z(Ci,t)表示在t时刻簇Ci中选取的中转节点的候选节点集合，且
Figure GDA0002491065590000029
其中，zr表示集合Z(Ci,t)中的第r个候选节点，
Figure GDA00024910655900000210
表示集合M(Ci,t)和集合Z(Ci,t)中的节点数，所述车间环境数据采集节点cl对应的中转节点采用中转节点选取函数在集合Z(Ci,t)中进行选取，定义车间环境数据采集节点cl对应的中转节点选取函数为f(cl,zr)，则f(cl,zr)的表达式为：
Figure GDA00024910655900000211
式中，l(zr)为第一判断函数，当候选节点zr为车间环境采集节点cl的邻居传感器节点时，则l(zr)＝1，当候选节点zr不为车间环境数据采集节点cl的邻居传感器节点时，则l(zr)＝+∞，β(zr)为候选节点zr的属性值，且
Figure GDA00024910655900000212
其中，E(zr)表示候选节点zr当前时刻的能量值，E0(zr)表示候选节点zr的初始能量值，d(zr)表示候选节点zr到其簇头节点的距离，d(cl)表示车间环境采集节点cl到其簇头节点的距离，(xl,yl)为车间环境数据采集节点cl的位置坐标，(xr,yr)为候选节点zr的位置坐标，s1为数值较小的常数，B(zr)表示候选节点zr在[t,t+T]时间内的邻居车间环境数据采集节点数和邻居中转节点数之和；
在集合Z(Ci,t)中选取使得中转节点选取函数f(cl,zr)值最小的候选节点zr为车间环境采集节点cl的中转节点。
优选地，设候选节点zb为车间环境数据采集节点cl选取的中转节点，则车间环境数据采集节点cl将获取的车间环境数据包传输至中转节点zb，由中转节点zb将所述车间环境数据包传输至簇头节点CHi，在一个监测周期T结束后，车间环境数据采集节点cl对中转节点zb的转发行为进行检测，定义中转节点zb转发车间环境数据采集节点cl的车间环境数据包的收益检测系数为ρ(cl,zb)，则ρ(cl,zb)的表达式为：
Figure GDA0002491065590000031
式中，I(cl,zb)表示车间环境数据采集节点cl在[t,t+T]时间内传输至中转节点zb的车间环境数据包数，l(zb)表示中转节点zb在[t,t+T]时间内将车间环境数据采集节点cl传输过来的车间环境数据包成功转发的数量，E(zb,t)表示中转节点zb在t时刻的能量值，E(zb,t+T)表示中转节点zb在(t+T)时刻的能量值，N(cl,zb)表示车间环境数据采集节点cl和中转节点zb之间传输车间环境采集数据包消耗的能量值，B(zb)表示中转节点zb在[t,t+T]时间内的邻居车间环境数据采集节点数和中转节点数之和，K表示簇Ci中的传感器节点总数；
车间环境数据采集节点cl将计算所得的收益检测系数ρ(cl,zb)进行存储，并将所述收益检测系数ρ(cl,zb)与给定的收益检测阈值ρ0进行比较，当收益检测系数ρ(cl,zb)<ρ0时，车间环境数据采集节点cl断定中转节点zb的转发行为的收益为负，并将该消息发送至簇头节点CHi，由簇头节点CHi对中转节点zb的转发行为进行二次检测，设X(zb)为簇Ci中选取过中转节点zb为其对应的中转节点的车间环境数据采集节点集合，且
Figure GDA0002491065590000032
其中，
Figure GDA0002491065590000033
为集合X(zb)中的第k个车间环境数据采集节点，q(zb)表示集合X(zb)中的车间环境数据采集节点数，簇头节点CHi命令集合X(zb)中的车间环境数据采集节点
Figure GDA0002491065590000034
对中转节点zb的转发行为进行二次检测，车间环境数据采集节点
Figure GDA0002491065590000035
接收到二次检测的指令后，将其存储的收益检测系数
Figure GDA0002491065590000036
反馈给簇头节点CHi，由簇头节点CHi对中转节点zb的转发行为的收益进行评估，定义
Figure GDA0002491065590000041
表示簇头节点CHi对中转节点zb的第一收益评估系数，
Figure GDA0002491065590000042
表示簇头节点CHi对中转节点zb的第二收益评估系数，且
Figure GDA0002491065590000043
和
Figure GDA0002491065590000044
的表达式为：
Figure GDA0002491065590000045
Figure GDA0002491065590000046
式中，
Figure GDA0002491065590000047
为第二判断函数，当
Figure GDA0002491065590000048
时，则
Figure GDA0002491065590000049
当
Figure GDA00024910655900000410
时，则
Figure GDA00024910655900000411
当簇头节点CHi对中转节点zb的收益评估系数满足
Figure GDA00024910655900000412
时，簇头节点CHi断定中转节点zb的收益为负，并对中转节点zb的属性值β(zb)进行修正：β′(zb)＝0；当簇头节点CHi对中转节点zb的收益评估系数满足
Figure GDA00024910655900000413
且
Figure GDA00024910655900000414
时，簇头节点CHi断定中转节点zb为低收益中转节点，并对中转节点zb的属性值β(zb)进行修正：
Figure GDA00024910655900000415
Figure GDA00024910655900000416
当簇头节点CHi对中转节点zb的收益评估系数满足
Figure GDA00024910655900000417
且
Figure GDA00024910655900000418
时，簇头节点CHi断定中转节点zb为高收益中转节点，并对中转节点zb的属性值β(zb)进行修正：
Figure GDA00024910655900000419
其中，β(zb)为中转节点zb的属性值，且
Figure GDA00024910655900000420
其中，E(zb)表示中转节点zb当前时刻的能量值，E0(zb)表示中转节点zb的初始能量值，d(zb)表示中转节点zb到其簇头节点的距离，β′(zb)表示修正后中转节点zb的属性值。
本发明创造的有益效果：对电缆生产车间进行安全预警，通过设备运行监测模块和车间环境监测模块对电缆生产设备的运行和电缆生产车间的环境进行监测，保证了电缆生产车间中作业人员的人身安全和电缆生产活动的顺利进行；车间环境监测模块采用分簇结构的传感器节点对车间环境数据进行采集，将各个簇中的传感器节点分为车间环境数据采集节点和中转节点，定义传感器节点的监测优先级，选取具有较高监测优先级的传感器节点作为车间环境数据采集节点，进行车间环境数据的采集和传输，车间环境数据采集节点在监测优先级较低的传感器节点中选取其对应的中转节点辅助其进行车间环境数据的传输，所述中转节点不负责车间环境数据的采集，仅负责将车间环境数据采集节点传输过来的车间环境数据转发至簇头节点，因此，消耗的能量值较小，每隔T时间进行重新选取，使得簇中的传感器节点可以进行交替工作，从而平衡了簇中传感器节点的能量消耗，延长了无线传感器网络的生存周期；定义传感器节点的监测优先级，凭借传感器节点对应的监测优先级的值的大小决定该传感器节点是作为车间环境数据采集节点还是中转节点，定义的监测优先级中引入了传感器节点的能量因素，使得作为车间环境数据采集节点的传感器节点具有较高能量，而能量较低的传感器节点作为中转节点，从而保证了簇中传感器节点的能量均衡；此外，监测优先级中引入了传感器节点上一次进行车间环境数据采集的时间，当该传感器节点上一次进行车间环境数据采集的时间较远时，则增加该传感器节点的监测优先级，当该传感器节点上一次进行车间环境数据采集的时间较近时，则减小该传感器节点的监测优先级，从而保证了簇中传感器节点作为车间环境数据采集节点的次数和作为中转节点的次数可以较为平衡，保证了簇中传感器节点采集车间环境数据的全面性；在监测优先级中引入传感器节点和其邻居传感器节点的位置分布关系，当传感器节点和其邻居传感器节点的位置较远时，则增加该传感器节点的监测优先级值，保证了进行车间环境数据采集的传感器节点能够覆盖较多的范围，从而提高了车间环境监测的准确性；当车间环境数据采集节点采集车间环境数据后，将获取的车间环境数据包传输至其对应的中转节点，由中转节点将所述车间环境数据包转发至簇头节点，从而减小了车间环境数据采集节点的数据传输能耗；在车间环境数据采集节点的邻居节点中选取其对应的中转节点，定义中转节点选取函数，在定义的中转节点选取函数中引入距离因素和能量因素，保证选取的中转节点距离车间环境采集节点和簇头节点都具有较短的距离，并且具有较高的能量值，在中转节点选取函数中引入中转节点的邻居车间环境数据采集点数和邻居中转节点数之和B(zr)，B(zr)在一定程度上反应了中转节点传输数据的信道的竞争情况，选取具有较小B(zr)值的候选节点在一定程度上提高了中转节点转发数据包的效率；在一个监测周期结束后，车间环境数据采集节点对其对应的中转节点的转发行为进行检测，定义收益检测系数，通过监测中转节点将其传输的环境监测数据包成功转发的数量包数和能量消耗情况衡量中转节点的转发收益，传感器节点的邻居传感器节点数量在一定程度上反应了该传感器节点传输数据的信道的竞争情况，因此，在收益检测系数中通过中转节点在所述监测周期内包含的邻居车间环境数据采集节点数和邻居中转节点数之和对中转节点成功转发的数据包数进行一定程度的补偿，从而避免了因信道冲突造成的正常丢包而降低该中转节点的收益检测系数值的情况，从而避免了该中转节点转发行为的误判；当车间环境数据采集节点断定其中转节点的收益为负时，簇头节点命令所有选取过该中转节点为其对应的中转节点的车间环境数据采集节点对该中转节点的转发行为进行二次检测，并定义第一收益评估系数和第二收益评估系数根据车间环境数据采集节点的二次检测结果对该中转节点的转发收益进行评估，根据评估结果对该中转节点的属性值进行修正，当断定该中转节点为低收益中转节点时，即减小该中转节点的属性值，使得该中转节点在下一次选取时具有较低的概率被选取为中转节点，当断定该中转节点为低收益中转节点时，即增加该中转节点的属性值，使得该中转节点在下一次选取时具有较高的概率被选取为中转节点，当断定该中转节点的收益为负时，则令该中转节点的属性值为零。
附图说明
利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明结构示意图。
附图标记：
设备运行监测模块；车间环境监测模块；安全管理终端；预警模块。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例的一种电缆生产安全预警系统，包括设备运行监测模块、车间环境监测模块，安全管理终端和预警模块，所述设备运行监测模块包括设备数据监测单元和设备视频监测单元，所述设备数据监测单元用于对电缆生产设备的运行数据进行实时监测，并将监测所得的数据传输至安全管理终端，所述设备视频监测单元用于对电缆生产设备进行视频监测，并将获取的视频图像传输至安全管理终端，所述车间环境监测模块用于对车间环境数据进行采集，并将采集所得的车间环境数据传输至安全管理终端，所述安全管理终端包括数据处理单元、图像处理单元和信息显示单元，所述数据处理单元用于对接收到的电缆生产设备的运行数据和车间环境数据进行处理和分析，当电缆生产设备的运行数据和设置的数值不同，或车间环境数据高于预设的安全阈值时令预警模块进行报警，所述图像处理单元用于对接收到的视频图像进行滤波处理，并将处理后的视频图像在信息显示单元进行显示；所述车间环境监测模块采用分簇结构的传感器节点对车间环境数据进行采集，将各个簇中的传感器节点分为车间环境数据采集节点和中转节点，所述车间环境数据采集节点用于进行车间环境数据的采集，并将获取的车间环境数据打包后传输至其对应的中转节点，由中转节点将所述车间环境数据包转发至簇头节点，设Ci表示第i个簇，CHi为簇Ci的簇头节点，且簇Ci中的传感器节点集合为U(Ci)＝{uo,o＝1,2,…K}，其中，K为集合U(Ci)中的传感器节点数，uo为簇Ci中的第o个传感器节点，设L(uo)表示传感器节点uo的邻居传感器节点集合，且
Figure GDA0002491065590000071
Figure GDA0002491065590000072
其中，
Figure GDA0002491065590000073
表示传感器节点uo的第j个邻居传感器节点，n表示传感器节点uo的邻居传感器节点数，定义D(uo,t)表示传感器节点uo在t时刻的监测优先级，则D(uo,t)的表达式为：
Figure GDA0002491065590000074
式中，(xo,yo)为传感器节点uo的位置坐标，
Figure GDA0002491065590000075
为传感器节点
Figure GDA0002491065590000076
的位置坐标，t0(uo)表示传感器节点uo上一次作为车间环境数据采集节点的时间，E(uo)表示传感器节点uo当前时刻的能量值，E0(uo)表示传感器节点uo的初始能量值；
簇头节点CHi计算簇Ci内各个传感器节点的监测优先级，并将簇Ci中的传感器节点按其监测优先级的值由大到小进行排列，选取前
Figure GDA0002491065590000077
个传感器节点作为车间环境数据采集节点，选取后
Figure GDA0002491065590000078
个传感器节点作为中转节点的候选节点，各车间环境数据采集节点在中转节点的候选节点中选取其对应的中转节点，给定监测周期T，每隔T时间簇头节点CHi重新计算簇Ci中各传感器节点的监测优先级，并在簇Ci中重新选取车间环境数据采集节点和中转节点。
本优先实施例对电缆生产车间进行安全预警，通过设备运行监测模块和车间环境监测模块对电缆生产设备的运行和电缆生产车间的环境进行监测，保证了电缆生产车间中作业人员的人身安全和电缆生产活动的顺利进行；车间环境监测模块采用分簇结构的传感器节点对车间环境数据进行采集，将各个簇中的传感器节点分为车间环境数据采集节点和中转节点，定义传感器节点的监测优先级，选取具有较高监测优先级的传感器节点作为车间环境数据采集节点，进行车间环境数据的采集和传输，车间环境数据采集节点在监测优先级较低的传感器节点中选取其对应的中转节点辅助其进行车间环境数据的传输，所述中转节点不负责车间环境数据的采集，仅负责将车间环境数据采集节点传输过来的车间环境数据转发至簇头节点，因此，消耗的能量值较少，每隔T时间进行重新选取，使得簇中的传感器节点可以进行交替工作，从而平衡了簇中传感器节点的能量消耗，延长了无线传感器网络的生存周期；定义传感器节点的监测优先级，凭借传感器节点对应的监测优先级的值的大小决定该传感器节点是作为车间环境数据采集节点还是中转节点，定义的监测优先级中引入了传感器节点的能量因素，使得作为车间环境数据采集节点的传感器节点具有较高能量，而能量较低的传感器节点作为中转节点，从而保证了簇中传感器节点的能量均衡；此外，监测优先级中引入了传感器节点上一次进行车间环境数据采集的时间，当该传感器节点上一次进行车间环境数据采集的时间较远时，则增加该传感器节点的监测优先级，当该传感器节点上一次进行车间环境数据采集的时间较近时，则减小该传感器节点的监测优先级，从而保证了簇中传感器节点作为车间环境数据采集节点的次数和作为中转节点的次数可以较为平衡，保证了簇中传感器节点采集车间环境数据的全面性；在监测优先级中引入传感器节点和其邻居传感器节点的位置分布关系，当传感器节点和其邻居传感器节点的位置较远时，则增加该传感器节点的监测优先级值，保证了进行车间环境数据采集的传感器节点能够覆盖较多的范围，从而提高了车间环境监测的准确性。
优选地，设集合M(Ci,t)表示在t时刻簇Ci中选取的车间环境数据采集节点集合，且
Figure GDA0002491065590000081
其中，cl表示集合M(Ci,t)中的第l个车间环境数据采集节点，集合Z(Ci,t)表示在t时刻簇Ci中选取的中转节点的候选节点集合，且
Figure GDA0002491065590000082
其中，zr表示集合Z(Ci,t)中的第r个候选节点，
Figure GDA0002491065590000083
表示集合M(Ci,t)和集合Z(Ci,t)中的节点数，所述车间环境数据采集节点cl对应的中转节点采用中转节点选取函数在集合Z(Ci,t)中进行选取，定义车间环境数据采集节点cl对应的中转节点选取函数为f(cl,zr)，则f(cl,zr)的表达式为：
Figure GDA0002491065590000084
式中，l(zr)为第一判断函数，当候选节点zr为车间环境采集节点cl的邻居传感器节点时，则l(zr)＝1，当候选节点zr不为车间环境数据采集节点cl的邻居传感器节点时，则l(zr)＝+∞，β(zr)为候选节点zr的属性值，且
Figure GDA0002491065590000085
其中，E(zr)表示候选节点zr当前时刻的能量值，E0(zr)表示候选节点zr的初始能量值，d(zr)表示候选节点zr到其簇头节点的距离，d(cl)表示车间环境采集节点cl到其簇头节点的距离，(xl,yl)为车间环境数据采集节点cl的位置坐标，(xr,yr)为候选节点zr的位置坐标，s1为数值较小的常数，B(zr)表示候选节点zr在[t,t+T]时间内的邻居车间环境数据采集节点数和邻居中转节点数之和；
在集合Z(Ci,t)中选取使得中转节点选取函数f(cl,zr)值最小的候选节点zr为车间环境采集节点cl的中转节点。
本优选实施例用于选取车间环境数据采集节点的中转节点，当车间环境数据采集节点采集车间环境数据后，将获取的车间环境数据包传输至其对应的中转节点，由中转节点将所述车间环境数据包转发至簇头节点，从而减小了车间环境数据采集节点的数据传输能耗；在车间环境采集节点的邻居节点中选取其对应的中转节点，定义中转节点选取函数，在定义的中转节点选取函数中引入距离因素和能量因素，保证选取的中转节点距离车间环境采集节点和簇头节点都具有较短的距离，并且具有较高的能量值，在中转节点选取函数中引入中转节点的邻居车间环境数据采集点数和邻居中转节点数之和B(zr)，B(zr)在一定程度上反应了中转节点传输数据的信道的竞争情况，因此，选取具有较小B(zr)值的候选节点在一定程度上提高了中转节点转发数据包的效率。
优选地，设候选节点zb为车间环境数据采集节点cl选取的中转节点，则车间环境数据采集节点cl将获取的车间环境数据包传输至中转节点zb，由中转节点zb将所述车间环境数据包传输至簇头节点CHi，在一个监测周期T结束后，车间环境数据采集节点cl对中转节点zb的转发行为进行检测，定义中转节点zb转发车间环境数据采集节点cl的车间环境数据包的收益检测系数为ρ(cl,zb)，则ρ(cl,zb)的表达式为：
Figure GDA0002491065590000091
式中，I(cl,zb)表示车间环境数据采集节点cl在[t,t+T]时间内传输至中转节点zb的车间环境数据包数，I(zb)表示中转节点zb在[t,t+T]时间内将车间环境数据采集节点cl传输过来的车间环境数据包成功转发的数量，E(zb,t)表示中转节点zb在t时刻的能量值，E(zb,t+T)表示中转节点zb在(t+T)时刻的能量值，N(cl,zb)表示车间环境数据采集节点cl和中转节点zb之间传输车间环境采集数据包消耗的能量值，B(zb)表示中转节点zb在[t,t+T]时间内的邻居车间环境数据采集节点数和中转节点数之和，K表示簇Ci中的传感器节点总数；
车间环境数据采集节点cl将计算所得的收益检测系数ρ(cl,zb)进行存储，并将所述收益检测系数ρ(cl,zb)与给定的收益检测阈值ρ0进行比较，当收益检测系数ρ(cl,zb)<ρ0时，车间环境数据采集节点cl断定中转节点zb的转发行为的收益为负，并将该消息发送至簇头节点CHi，由簇头节点CHi对中转节点zb的转发行为进行二次检测，设X(zb)为簇Ci中选取过中转节点zb为其对应的中转节点的车间环境数据采集节点集合，且
Figure GDA0002491065590000092
其中，
Figure GDA0002491065590000093
为集合X(zb)中的第k个车间环境数据采集节点，q(zb)表示集合X(zb)中的车间环境数据采集节点数，簇头节点CHi命令集合X(zb)中的车间环境数据采集节点
Figure GDA0002491065590000094
对中转节点zb的转发行为进行二次检测，车间环境数据采集节点
Figure GDA0002491065590000095
接收到二次检测的指令后，将其存储的收益检测系数
Figure GDA0002491065590000101
反馈给簇头节点CHi，由簇头节点CHi对中转节点zb的转发行为的收益进行评估，定义
Figure GDA0002491065590000102
表示簇头节点CHi对中转节点zb的第一收益评估系数，
Figure GDA0002491065590000103
表示簇头节点CHi对中转节点zb的第二收益评估系数，且
Figure GDA0002491065590000104
和
Figure GDA0002491065590000105
的表达式为：
Figure GDA0002491065590000106
Figure GDA0002491065590000107
式中，
Figure GDA0002491065590000108
为第二判断函数，当
Figure GDA0002491065590000109
时，则
Figure GDA00024910655900001010
当
Figure GDA00024910655900001011
时，则
Figure GDA00024910655900001012
当簇头节点CHi对中转节点zb的收益评估系数满足
Figure GDA00024910655900001013
时，簇头节点CHi断定中转节点zb的收益为负，并对中转节点zb的属性值β(zb)进行修正：β′(zb)＝0；当簇头节点CHi对中转节点zb的收益评估系数满足
Figure GDA00024910655900001014
且
Figure GDA00024910655900001015
时，簇头节点CHi断定中转节点zb为低收益中转节点，并对中转节点zb的属性值β(zb)进行修正：
Figure GDA00024910655900001016
Figure GDA00024910655900001017
当簇头节点CHi对中转节点zb的收益评估系数满足
Figure GDA00024910655900001018
且
Figure GDA00024910655900001019
时，簇头节点CHi断定中转节点zb为高收益中转节点，并对中转节点zb的属性值β(zb)进行修正：
Figure GDA00024910655900001020
其中，β(zb)为中转节点zb的属性值，且
Figure GDA00024910655900001021
其中，E(zb)表示中转节点zb当前时刻的能量值，E0(zb)表示中转节点zb的初始能量值，d(zb)表示中转节点zb到其簇头节点的距离，β′(zb)表示修正后中转节点zb的属性值。
本优选实施例用于在一个监测周期结束后，车间环境数据采集节点对其对应的中转节点的转发行为进行检测，定义收益检测系数，通过监测中转节点将其传输的环境监测数据包成功转发的数量包数和能量消耗情况衡量中转节点的转发收益，传感器节点的邻居传感器节点数量在一定程度上反应了该传感器节点传输数据的信道的竞争情况，因此，在收益检测系数中通过中转节点在所述采集周期内包含的邻居车间环境数据采集节点数和邻居中转节点数之和对中转节点成功转发的数据包数进行一定程度的补偿，从而避免了因信道冲突造成的正常丢包而降低该中转节点的收益检测系数值的情况，从而避免了该中转节点转发行为的误判；当车间环境数据采集节点断定其中转节点的收益为负时，簇头节点命令所有选取过该中转节点为其对应的中转节点的车间环境数据采集节点对该中转节点的转发行为进行二次检测，并定义第一收益评估系数和第二收益评估系数根据车间环境数据采集节点的二次检测结果对该中转节点的转发收益进行评估，根据评估结果对该中转节点的属性值进行修正，当断定该中转节点为低收益中转节点时，即减小该中转节点的属性值，使得该中转节点在下一次选取时具有较低的概率被选取为中转节点，当断定该中转节点为低收益中转节点时，即增加该中转节点的属性值，使得该中转节点在下一次选取时具有较高的概率被选取为中转节点，当断定该中转节点的收益为负时，则令该中转节点的属性值为零。
优选地，车间环境数据包括车间温度、车间湿度、车间烟雾浓度和车间颗粒浓度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种电缆生产安全预警系统，其特征是，包括设备运行监测模块、车间环境监测模块，安全管理终端和预警模块，所述设备运行监测模块包括设备数据监测单元和设备视频监测单元，所述设备数据监测单元用于对电缆生产设备的运行数据进行实时监测，并将监测所得的数据传输至安全管理终端，所述设备视频监测单元用于对电缆生产设备进行视频监测，并将获取的视频图像传输至安全管理终端，所述车间环境监测模块用于对车间环境数据进行采集，并将采集所得的车间环境数据传输至安全管理终端，所述安全管理终端包括数据处理单元、图像处理单元和信息显示单元，所述数据处理单元用于对接收到的电缆生产设备的运行数据和车间环境数据进行处理和分析，当电缆生产设备的运行数据和设置的数值不同，或车间环境数据高于预设的安全阈值时令预警模块进行报警，所述图像处理单元用于对接收到的视频图像进行滤波处理，并将处理后的视频图像在信息显示单元进行显示；所述车间环境监测模块采用分簇结构的传感器节点对车间环境数据进行采集，将各个簇中的传感器节点分为车间环境数据采集节点和中转节点，所述车间环境数据采集节点用于进行车间环境数据的采集，并将获取的车间环境数据打包后传输至其对应的中转节点，由中转节点将所述车间环境数据包转发至簇头节点，设Ci表示第i个簇，CHi为簇Ci的簇头节点，且簇Ci中的传感器节点集合为U(Ci)＝{uo,o＝1,2,…K}，其中，K为集合U(Ci)中的传感器节点数，uo为簇Ci中的第o个传感器节点，设L(uo)表示传感器节点uo的邻居传感器节点集合，且
Figure FDA0002491065580000011
其中，
Figure FDA0002491065580000012
表示传感器节点uo的第j个邻居传感器节点，n表示传感器节点uo的邻居传感器节点数，定义D(uo,t)表示传感器节点uo在t时刻的监测优先级，则D(uo,t)的表达式为：
Figure FDA0002491065580000013
式中，(xo,yo)为传感器节点uo的位置坐标，
Figure FDA0002491065580000014
为传感器节点
Figure FDA0002491065580000015
的位置坐标，t0(uo)表示传感器节点uo上一次作为车间环境数据采集节点的时间，E(uo)表示传感器节点uo当前时刻的能量值，E0(uo)表示传感器节点uo的初始能量值；
簇头节点CHi计算簇Ci内各个传感器节点的监测优先级，并将簇Ci中的传感器节点按其监测优先级的值由大到小进行排列，选取前
Figure FDA0002491065580000016
个传感器节点作为车间环境数据采集节点，选取后
Figure FDA0002491065580000017
个传感器节点作为中转节点的候选节点，各车间环境数据采集节点在中转节点的候选节点中选取其对应的中转节点，给定监测周期T，每隔T时间簇头节点CHi重新计算簇Ci中各传感器节点的监测优先级，并在簇Ci中重新选取车间环境数据采集节点和中转节点。
2.根据权利要求1所述的一种电缆生产安全预警系统，其特征是，设集合M(Ci,t)表示在t时刻簇Ci中选取的车间环境数据采集节点集合，且
Figure FDA0002491065580000021
其中，cl表示集合M(Ci,t)中的第l个车间环境数据采集节点，集合Z(Ci,t)表示在t时刻簇Ci中选取的中转节点的候选节点集合，且
Figure FDA0002491065580000022
其中，zr表示集合Z(Ci,t)中的第r个候选节点，
Figure FDA0002491065580000023
表示集合M(Ci,t)和集合Z(Ci,t)中的节点数，所述车间环境数据采集节点cl对应的中转节点采用中转节点选取函数在集合Z(Ci,t)中进行选取，定义车间环境数据采集节点cl对应的中转节点选取函数为f(cl,zr)，则f(cl,zr)的表达式为：
Figure FDA0002491065580000024
式中，l(zr)为第一判断函数，当候选节点zr为车间环境采集节点cl的邻居传感器节点时，则l(zr)＝1，当候选节点zr不为车间环境数据采集节点cl的邻居传感器节点时，则l(zr)＝+∞，β(zr)为候选节点zr的属性值，且
Figure FDA0002491065580000025
其中，E(zr)表示候选节点zr当前时刻的能量值，E0(zr)表示候选节点zr的初始能量值，d(zr)表示候选节点zr到其簇头节点的距离，d(cl)表示车间环境采集节点cl到其簇头节点的距离，(xl,yl)为车间环境数据采集节点cl的位置坐标，(xr,yr)为候选节点zr的位置坐标，s1为数值较小的常数，B(zr)表示候选节点zr在[t,t+T]时间内的邻居车间环境数据采集节点数和邻居中转节点数之和；
在集合Z(Ci,t)中选取使得中转节点选取函数f(cl,zr)值最小的候选节点zr为车间环境采集节点cl的中转节点。
3.根据权利要求2所述的一种电缆生产安全预警系统，其特征是，设候选节点zb为车间环境数据采集节点cl选取的中转节点，则车间环境数据采集节点cl将获取的车间环境数据包传输至中转节点zb，由中转节点zb将所述车间环境数据包传输至簇头节点CHi，在一个监测周期T结束后，车间环境数据采集节点cl对中转节点zb的转发行为进行检测，定义中转节点zb转发车间环境数据采集节点cl的车间环境数据包的收益检测系数为ρ(cl,zb)，则ρ(cl,zb)的表达式为：
Figure FDA0002491065580000026
式中，I(cl,zb)表示车间环境数据采集节点cl在[t,t+T]时间内传输至中转节点zb的车间环境数据包数，I(zb)表示中转节点zb在[t,t+T]时间内将车间环境数据采集节点cl传输过来的车间环境数据包成功转发的数量，E(zb,t)表示中转节点zb在t时刻的能量值，E(zb,t+T)表示中转节点zb在(t+T)时刻的能量值，N(cl,zb)表示车间环境数据采集节点cl和中转节点zb之间传输车间环境采集数据包消耗的能量值，B(zb)表示中转节点zb在[t,t+T]时间内的邻居车间环境数据采集节点数和中转节点数之和，K表示簇Ci中的传感器节点总数；
车间环境数据采集节点cl将计算所得的收益检测系数ρ(cl,zb)进行存储，并将所述收益检测系数ρ(cl,zb)与给定的收益检测阈值ρ0进行比较，当收益检测系数ρ(cl,zb)<ρ0时，车间环境数据采集节点cl断定中转节点zb的转发行为的收益为负，并将该消息发送至簇头节点CHi，由簇头节点CHi对中转节点zb的转发行为进行二次检测，设X(zb)为簇Ci中选取过中转节点zb为其对应的中转节点的车间环境数据采集节点集合，且
Figure FDA0002491065580000031
其中，
Figure FDA0002491065580000032
为集合X(zb)中的第k个车间环境数据采集节点，q(zb)表示集合X(zb)中的车间环境数据采集节点数，簇头节点CHi命令集合X(zb)中的车间环境数据采集节点
Figure FDA0002491065580000033
对中转节点zb的转发行为进行二次检测，车间环境数据采集节点
Figure FDA0002491065580000034
接收到二次检测的指令后，将其存储的收益检测系数
Figure FDA00024910655800000321
反馈给簇头节点CHi，由簇头节点CHi对中转节点zb的转发行为的收益进行评估，定义
Figure FDA0002491065580000036
表示簇头节点CHi对中转节点zb的第一收益评估系数，
Figure FDA0002491065580000037
表示簇头节点CHi对中转节点zb的第二收益评估系数，且
Figure FDA0002491065580000038
和
Figure FDA0002491065580000039
的表达式为：
Figure FDA00024910655800000310
Figure FDA00024910655800000311
式中，
Figure FDA00024910655800000312
为第二判断函数，当
Figure FDA00024910655800000313
时，则
Figure FDA00024910655800000314
当
Figure FDA00024910655800000315
时，则
Figure FDA00024910655800000316
当簇头节点CHi对中转节点zb的收益评估系数满足
Figure FDA00024910655800000317
时，簇头节点CHi断定中转节点zb的收益为负，并对中转节点zb的属性值β(zb)进行修正：β′(zb)＝0；当簇头节点CHi对中转节点zb的收益评估系数满足
Figure FDA00024910655800000318
且
Figure FDA00024910655800000319
时，簇头节点CHi断定中转节点zb为低收益中转节点，并对中转节点zb的属性值β(zb)进行修正：
Figure FDA00024910655800000320
Figure FDA0002491065580000041
当簇头节点CHi对中转节点zb的收益评估系数满足
Figure FDA0002491065580000042
且
Figure FDA0002491065580000043
时，簇头节点CHi断定中转节点zb为高收益中转节点，并对中转节点zb的属性值β(zb)进行修正：
Figure FDA0002491065580000044
其中，β(zb)为中转节点zb的属性值，且
Figure FDA0002491065580000045
其中，E(zb)表示中转节点zb当前时刻的能量值，E0(zb)表示中转节点zb的初始能量值，d(zb)表示中转节点zb到其簇头节点的距离，β′(zb)表示修正后中转节点zb的属性值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111537022B (zh) * 2020-04-29 2021-04-20 江西天境精藏科技有限公司 一种基于人工智能的冲压成型生产车间安全监控系统
CN112351071B (zh) * 2020-10-12 2021-06-11 华润三九（枣庄）药业有限公司 一种基于云计算的中药生产远程监控系统
CN115546902B (zh) * 2022-11-30 2023-03-10 江苏未来网络集团有限公司 基于工业互联网全连接管理的安全生产管理方法及系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7561024B2 (en) * 2007-04-05 2009-07-14 Harris Corporation Ad-hoc network routing protocol including the use of forward and reverse multi-point relay (MPR) spanning tree routes
CN102413473B (zh) * 2011-11-01 2014-01-01 东南大学 一种基于合作博弈的认知传感网簇内频谱分配方法
CN103347288B (zh) * 2013-06-08 2015-12-02 哈尔滨工程大学 一种无线传感器网络不等宽度分层路由协议方法
CN108092694A (zh) * 2018-01-03 2018-05-29 韦德永 一种架空送电线路监测系统
CN110097735A (zh) * 2019-06-04 2019-08-06 江苏巨龙线缆有限公司 一种电缆生产安全预警方法及系统

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