CN111967188A - 一种具有网络通信功能的电气控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有网络通信功能的电气控制系统，其PC机接收电气设备工况接入节点采集到的参数同时接收来自人机交互模块的控制命令，基于预设的控制算法实现电气设备工作任务的规划，并通过无线串口向电气设备发送控制指令；嵌入式控制器采用闭环控制策略，在电气设备工况正常的前提下，嵌入式控制器以电气设备工作任务为虚拟输入量，实现电气设备的工作状态的调整；PC机内载有一数据后处理系统，由数据本地储存模块、工作任务规划模块、仿真分析模块、预警模块以及可视化模块构成。本发明大大提高了电气设备使用的安全性，并实现了电气设备的联合调度。
Description
技术领域
本发明涉及电气领域，具体涉及一种具有网络通信功能的电气控制系统。
背景技术
随着科学技术的不断发展，尤其是网络通信、控制技术日新月异的提高，以信息化为核心的技术变革推动着电气控制技术的发展。传统的以平台为中心的供配电控制模式已无法适应日益复杂的工业环境，供配电与控制一体化、网络化是未来电气控制系统的发展趋势。
目前，现有的电气控制系统普遍存在：执行可视性较差，对其中出现的错误也未能及时反馈，同时控制命令的设计均未考虑设备当前的工况参数，大大降低了电气设备使用的安全性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种具有网络通信功能的电气控制系统，大大提高了电气设备使用的安全性，并实现了电气设备的联合调度。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种具有网络通信功能的电气控制系统，包括装备有LoRa无线通信模块、嵌入式控制器以及人机交互模块的电气设备、电气设备工况接入节点以及PC机，PC机与电气设备之间通过无线串口与LoRa无线通信模块相连并进行通信；电气设备工况接入节点用于进行电气设备工况参数的采集，并将采集到的数据实时反馈至PC机，PC机接收电气设备工况接入节点采集到的参数同时接收来自人机交互模块的控制命令，基于预设的控制算法实现电气设备工作任务的规划，并通过无线串口向电气设备发送控制指令；嵌入式控制器采用闭环控制策略，在电气设备工况正常的前提下，嵌入式控制器以电气设备工作任务为虚拟输入量，实现电气设备的工作状态的调整；PC机内载有一数据后处理系统，由数据本地储存模块、工作任务规划模块、仿真分析模块、预警模块以及可视化模块构成，电气设备的工况参数及其对应的已执行的工作任务采用python中的MySQL工具包存入本地MySQL数据库中，以完整记录电气设备运行的所有历史信息，工作任务规划模块用于根据电气设备群联合调度目标，实现各电气设备工作任务的规划；预警模块可自动完成对电气设备工况参数数据的分析，分析时，根据接收到的电气设备工况参数数据以及预设的分析模型实现电气设备工况的评估，在所得的评估结果落入预警门限时GSM预警模块启动，实现预警短信的发送；可视化模块用于通过电气设备三维模型模拟工作的方式实现电气设备运行过程的可视化回放。
进一步地，所述电气设备工况接入节点可以实现多参数的动态感知和数据融合，采用动态路由和多跳传输的方式将数据传输到PC机。
进一步地，所述工作任务规划模块基于模糊神经网络算法实现电气设备工作任务的规划。
进一步地，所述预警模块基于贝叶斯预测模型根据接收到的电气设备工况参数数据实现电气设备工况的评估。
进一步地，所述仿真分析模块，用于实现电气设备工作任务的仿真执行，并根据仿真分析的结果实现电气设备工作任务的安全性的评估。
进一步地，所述仿真分析模块包括：
电气设备模型构建模块，用于基于电气设备的型号及当前工况数据实现电气设备模型的构建；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与电气设备模型构建模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动不同的仿真分析算法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，为在电气设备模型中插入的来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
安全评估模块，用于根据虚拟传感器所获取的相应结果或信息实现电气设备工作任务安全性的评估。
进一步地，仿真分析结果为安全，则发送该电气设备工作任务至电气设备；若仿真分析结果为危险，则将该电气设备工作任务携带评估结果反馈至PC机，进行电气设备工作任务的人工调整。
进一步地，所述安全评估模块采用BP神经网络模型根据虚拟传感器所获取的相应结果或信息实现电气设备工作任务安全性的评估。
本发明具有以下有益效果：
实现了控制命令执行情况和电气设备工况的可视化，大大提高了电气设备使用的安全性；
实现了电气设备的联合调度，在可以实现电气设备统一管理的同时，可以实现电气设备价值的最大化；
基于仿真分析模块的设计，使得每一个电气设备工作任务的安全性评估，进一步保证了电气设备的安全性。
附图说明
图1本发明实施例一种具有网络通信功能的电气控制系统的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种具有网络通信功能的电气控制系统，包括装备有LoRa无线通信模块、嵌入式控制器以及人机交互模块的电气设备、电气设备工况接入节点以及PC机，PC机与电气设备之间通过无线串口与LoRa无线通信模块相连并进行通信；电气设备工况接入节点用于进行电气设备工况参数的采集，并将采集到的数据实时反馈至PC机，PC机接收电气设备工况接入节点采集到的参数同时接收来自人机交互模块的控制命令，基于预设的控制算法实现电气设备工作任务的规划，并通过无线串口向电气设备发送控制指令；嵌入式控制器采用闭环控制策略，在电气设备工况正常的前提下，嵌入式控制器以电气设备工作任务为虚拟输入量，实现电气设备的工作状态的调整；PC机内载有一数据后处理系统，由数据本地储存模块、工作任务规划模块、仿真分析模块、预警模块以及可视化模块构成，电气设备的工况参数及其对应的已执行的工作任务采用python中的MySQL工具包存入本地MySQL数据库中，以完整记录电气设备运行的所有历史信息，工作任务规划模块用于根据电气设备群联合调度目标，实现各电气设备工作任务的规划；所述仿真分析模块，用于实现电气设备工作任务的仿真执行，并根据仿真分析的结果实现电气设备工作任务的安全性的评估；仿真分析结果为安全，则发送该电气设备工作任务至电气设备；若仿真分析结果为危险，则将该电气设备工作任务携带评估结果反馈至PC机，进行电气设备工作任务的人工调整；预警模块可自动完成对电气设备工况参数数据的分析，分析时，根据接收到的电气设备工况参数数据以及预设的分析模型实现电气设备工况的评估，在所得的评估结果落入预警门限时GSM预警模块启动，实现预警短信的发送；可视化模块用于通过电气设备三维模型模拟工作的方式实现电气设备运行过程的可视化回放。
本实施例中，所述电气设备工况接入节点可以实现多参数的动态感知和数据融合，采用动态路由和多跳传输的方式将数据传输到PC机。
本实施例中，所述工作任务规划模块基于模糊神经网络算法实现电气设备工作任务的规划。
本实施例中，所述预警模块基于贝叶斯预测模型根据接收到的电气设备工况参数数据实现电气设备工况的评估。
本实施例中，所述仿真分析模块包括：
电气设备模型构建模块，用于基于电气设备的型号及当前工况数据实现电气设备模型的构建；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与电气设备模型构建模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动不同的仿真分析算法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，为在电气设备模型中插入的来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
安全评估模块，用于采用BP神经网络模型根据虚拟传感器所获取的相应结果或信息实现电气设备工作任务安全性的评估。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种具有网络通信功能的电气控制系统，其特征在于，包括装备有LoRa无线通信模块、嵌入式控制器以及人机交互模块的电气设备、电气设备工况接入节点以及PC机，PC机与电气设备之间通过无线串口与LoRa无线通信模块相连并进行通信；电气设备工况接入节点用于进行电气设备工况参数的采集，并将采集到的数据实时反馈至PC机，PC机接收电气设备工况接入节点采集到的参数同时接收来自人机交互模块的控制命令，基于预设的控制算法实现电气设备工作任务的规划，并通过无线串口向电气设备发送控制指令；嵌入式控制器采用闭环控制策略，在电气设备工况正常的前提下，嵌入式控制器以电气设备工作任务为虚拟输入量，实现电气设备的工作状态的调整；PC机内载有一数据后处理系统，由数据本地储存模块、工作任务规划模块、仿真分析模块、预警模块以及可视化模块构成，电气设备的工况参数及其对应的已执行的工作任务采用python中的MySQL工具包存入本地MySQL数据库中，以完整记录电气设备运行的所有历史信息，工作任务规划模块用于根据电气设备群联合调度目标，实现各电气设备工作任务的规划；预警模块可自动完成对电气设备工况参数数据的分析，分析时，根据接收到的电气设备工况参数数据以及预设的分析模型实现电气设备工况的评估，在所得的评估结果落入预警门限时GSM预警模块启动，实现预警短信的发送；可视化模块用于通过电气设备三维模型模拟工作的方式实现电气设备运行过程的可视化回放。
2.如权利要求1所述的一种具有网络通信功能的电气控制系统，其特征在于：所述电气设备工况接入节点可以实现多参数的动态感知和数据融合，采用动态路由和多跳传输的方式将数据传输到PC机。
3.如权利要求1所述的一种具有网络通信功能的电气控制系统，其特征在于：所述工作任务规划模块基于模糊神经网络算法实现电气设备工作任务的规划。
4.如权利要求1所述的一种具有网络通信功能的电气控制系统，其特征在于：所述预警模块基于贝叶斯预测模型根据接收到的电气设备工况参数数据实现电气设备工况的评估。
5.如权利要求1所述的一种具有网络通信功能的电气控制系统，其特征在于：所述仿真分析模块用于实现电气设备工作任务的仿真执行，并根据仿真分析的结果实现电气设备工作任务的安全性的评估。
6.如权利要求5所述的一种具有网络通信功能的电气控制系统，其特征在于：所述仿真分析模块包括：
电气设备模型构建模块，用于基于电气设备的型号及当前工况数据实现电气设备模型的构建；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与电气设备模型构建模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动不同的仿真分析算法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，为在电气设备模型中插入的来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
安全评估模块，用于根据虚拟传感器所获取的相应结果或信息实现电气设备工作任务安全性的评估。
7.如权利要求5所述的一种具有网络通信功能的电气控制系统，其特征在于：仿真分析结果为安全，则发送该电气设备工作任务至电气设备；若仿真分析结果为危险，则将该电气设备工作任务携带评估结果反馈至PC机，进行电气设备工作任务的人工调整。
8.如权利要求6所述的一种具有网络通信功能的电气控制系统，其特征在于：所述安全评估模块采用BP神经网络模型根据虚拟传感器所获取的相应结果或信息实现电气设备工作任务安全性的评估。
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