CN116149279A - 一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统。具体包括智能数据采集、智能数据整合、智能数据库、智能数据存储、智能数据计算、智能数据分析、中央服务器、环境调节模块和异常警报模块，所述智能数据采集与智能数据整合进行连接，所述智能数据整合与中央服务器进行连接，所述智能数据存储与中央服务器之间进行双向连接，所述中央服务器中智能数据库与智能数据分析之间进行双向连接，所述智能数据计算和中央服务器之间双向连接，所述环境调节模块与中央服务器进行连接，所述异常警报模块与环境调节模块进行连接。本发明通过智能数据采集对工业环境中各种数据如空气质量、温度湿度、光照度、噪音等进行采集。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统。
背景技术
我国工业制造以前所未有的速度快速发展，最近十年我国一直是全球第一制造大国，并且成为了世界制造业的中坚力量。但在我国工业制造领域中仍存在低端原材料使用比例大、环境污染严重、转型优化困难等诸多问题。与此同时，传统工业生产环境也不容乐观，如厂房人员众多，设备繁杂，存放着各种危险化学品。车间火灾、可燃气爆炸、危化品泄漏、罐体爆炸等事故时有发生，生产过程和产品质量都得不到有效保障，这些安全隐患问题的预防和发现就显得尤为重要。因此，需要实时检测工业生产环境中的各项数据，防范可能发生的危险，例如实时检测有害气体浓度、温度等数据。工厂车间的生产系统各不相同，设备大都采用有线通信，导致生产现场线路不断增多，使得在一些环境中需要人工测量环境信息，浪费了大量人力物力，增加了生产成本。在一些较危险的生产环境中，如果操作不当可能会造成不必要的损失，因此工业环境监控模式的改变和监控技术的升级就显得尤为重要。
目前的工业环境数据处理系统存在以下不足：在对工业环境监测和环境数据进行处理分析的过程中各个模块存在缺陷，使得无法全面对各种数据类型进行分析，存在不完善性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的在对工业环境进行处理分析的过程中各个模块存在的缺陷，使得无法全面对各种数据类型进行分析，存在一定的不足，而提出的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，包括智能数据采集、智能数据整合、智能数据库、智能数据存储、智能数据计算、智能数据分析、环境调节模块和异常警报模块，所述智能数据采集输出端与智能数据整合进行连接，所述智能数据整合输出端与中央服务器进行连接，所述智能数据存储输出端与中央服务器之间进行双向连接，所述中央服务器中智能数据库与智能数据分析之间进行双向连接，所述智能数据计算和中央服务器之间双向连接，所述环境调节模块与中央服务器进行连接，所述异常警报模块与环境调节模块进行连接。
优选的：所述智能数据采集模块还包括空气质量传感器单元、温湿度传感器单元、光照强度传感器单元和摄像头单元、噪音传感器单元、烟雾传感器单元，所述空气质量传感器单元、温湿度传感器单元、光照强度传感器单元和摄像头单元、噪音传感器单元、烟雾传感器单元均与智能数据采集模块之间双向连接，对工业环境数据进行实时采集。
优选的：所述智能数据整合模块包括多数据库整合单元和主数据管理整合单元，所述多数据库整合单元和主数据管理整合单元均与智能数据整合模块之间双向连接，多数据库整合单元对采集后的不同种类的数据进行整合。
优选的：所述异常警报模块包括语音报警单元和短信报警单元，所述异常警报模块用于对传输的数据进行识别，以便于将传输信息的内容读取出来；所述智能数据分析模块对异常数据类型进行判断；所述语音报警单元通过声光报警器发布报警信息，所述短信报警单元将报警信息以短信的形式发送至用户手机。
优选的：所述环境调节模块包括加热器单元、加湿器单元、风扇单元和灯光控制单元，所述加热器单元、加湿器单元、风扇单元和灯光控制单元和环境调节模块相连。
优选的：所述中央服务器包括智能数据库模块和智能数据分析模块，所述智能数据库模块和智能数据分析模块之间双向连接。
优选的：所述智能数据分析模块包括趋势分析单元和数学模型分析单元，所述趋势分析单元和数学模型分析单元均与数据分析模块之间双向连接。通过设置趋势分析单元可以通过对一段时间内的环境数据指标对未来趋势的变动进行分析，利用数学模型分析单元可以通过建立数据指标的数学模型来对数据指标的变化情况进行分析。
优选的：所述智能数据采集模块中的摄像头单元采用SIFT特征提取算法的步骤为：
步骤一、生成尺度空间；
步骤二、检测尺度空间的极值点；
步骤三、将极值点的位置进行精确定位；
步骤四、指定每个关键点的方向参数，并将每个关键点生成描述子。
优选的：所述智能数据计算模块采用三维动态跟踪识别方法对人物动作捕捉的算法为：
其中，
为人的动态图像在仿射区域内的姿态帧序列估计值，qk+1为人的动态图像三维模板特征匹配系数，/>
和/>
分别表示未知动态动作特征点和已知动作动态特征点的像素级，GM,N为人物动作捕捉特征值，rN和rM分别表示未知静态特征点和已知静态特征点的像素级。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明可以实时获取工业环境的温度湿度、光照强度、空气质量、人物动作、噪音大小以及烟雾浓度，进而根据不同的异常情况进行报警；另外，通过根据不同异常情况来及时调整工业环境中的各种指标，分析原因，进行整体调整，以便于工业环境维持在适宜工人生活工作的状态。通过设置智能数据采集模块可以对工业环境里各种数据如温度、湿度、烟雾浓度、空气质量等进行采集，利用智能数据整合模块可以对采集到的数据进行统一整合，整合完毕后可以利用智能数据存储模块对各项数据进行存储，并最终导入到智能数据库。然后利用智能数据分析模块可以对数据库内的各项各种类型的数据进行分析和处理，处理分析后的数据可以反馈到智能数据库内，对智能数据库里无用数据和过期数据进行清理，从而释放数据库的存储压力。
2.本发明利用智能数据采集模块可以对工业环境数据进行实时采集，从而保证采集的数据具有时效性和有效性，保证数据分析的实用性和可行性，利用实时数据采集单元可以对历史数据进行采集，从而可以与实时数据进行比对，从而在比对的过程中对产生的问题和错误进行及时的纠正和处理，防止出现因为采集数据出现的错误而导致误报警。
3.本发明利用多数据库整合可以对采集后的不同工业环境数据进行整合，使得数据类型具有完整性和整体性，避免数据出现遗漏，从而使处理分析过程中出现遗漏性，利用主数据管理整合单元可以对主要数据进行整合和分析，对于影响较小和关联度较低的数据进行浅度处理，从而提高数据处理分析的效率。
附图说明
图1为根据本发明提出的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统的结构示意图；
图2为根据本发明提出的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统的智能数据采集结构示意图；
图3为根据本发明提出的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统的智能数据整合结构示意图；
图4为根据本发明提出的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统的智能数据分析结构示意图。
图5为根据本发明提出的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统的异常警报模块结构示意图；
图6为根据本发明提出的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统的环境调节模块结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
实施例1：
一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，如图1-6所示，包括智能数据采集、智能数据整合、智能数据库、智能数据存储、智能数据计算、智能数据分析、环境调节模块和异常警报模块，所述智能数据采集模块还包括空气质量传感器单元、温湿度传感器单元、光照强度传感器单元和摄像头单元、噪音传感器单元、烟雾传感器单元，对工业环境数据进行实时采集，所述智能数据整合模块包括多数据库整合单元和主数据管理整合单元，多数据库整合单元对采集后的不同种类的数据进行整合，所述环境调节模块包括加热器单元、加湿器单元、风扇单元和灯光控制单元，灯光控制模块可根据工业环境的光线情况对光照强度进行调节，当光线较暗时，可打开灯光，并将灯光的亮度调高，增强工厂的光线，起到补光的作用。加热器单元和风扇可根据工业环境的温度情况进行调节，当温度较低时，可打开加热器单元，使工厂温度升高，当温度较高时，可打开风扇单元，使工厂温度降低。异常警报模块包括语音报警单元和短信报警单元，所述语音报警单元通过声光报警器发布报警信息，所述短信报警单元将报警信息以短信的形式发送至用户手机。所述中央服务器包括智能数据库模块和智能数据分析模块，所述智能数据分析模块包括趋势分析单元和数学模型分析单元。
温湿度传感器单元对工业环境的温度和湿度进行检测，并在检测后根据提前限定的温度和湿度值进行调节工业环境的温度和湿度，使工厂的温度和湿度达到限定的温度和湿度值。
摄像头单元用于对工业环境的人体动作进行捕捉，并根据捕捉到的动作判断工厂中工人发生的异常情况，使工人在发生跌倒受伤等特殊情况时，捕捉到此类情况，并将此类情况传输到异常警报模块中进行警示，使操作人员及时得到消息，便于补救措施。
摄像头单元对人物进行采集，并将采集到的人物信息传输到智能数据计算模块；智能数据采集模块中的摄像头单元采用SIFT特征提取算法对人物进行识别；其中，SIFT特征提取算法的步骤为：
步骤一、生成尺度空间；
生成尺度空间的目的是为了模拟图像数据的多尺度特征；
步骤二、检测尺度空间的极值点；
为了寻找尺度空间的极值点，每个采样点需要与和它相邻的各个点进行比较，从而能够得出其是否是它的图像域和尺度域中相邻点的极值点；
步骤三、将极值点的位置进行精确定位；
步骤四、指定每个关键点的方向参数，并将每个关键点生成描述子；
在定位时需要进行特征点的描述，此时需要将坐标轴旋转为关键点的方向，以确保旋转不变性，使在人物在晃动时，也可以对人物进行识别。
智能数据计算模块采用三维动态跟踪识别方法对人物的动作细节进行描述，并根据捕捉的动作细节判断人物所处的情况；其中，三维动态跟踪识别方法对人物动作捕捉的算法为：
其中，
为人的动态图像在仿射区域内的姿态帧序列估计值，qk+1为人的动态图像三维模板特征匹配系数，/>
和/>
分别表示未知动态动作特征点和已知动作动态特征点的像素级，GM,N为人物动作捕捉特征值，rN和rM分别表示未知静态特征点和已知静态特征点的像素级。通过对人物的动作进行捕捉，使工业环境中工人发生受伤跌倒等特殊的情况时，智能数据计算模块将捕捉的情况传输到智能数据分析模块中进行判断，并在判断后传输到异常警报模块中，以便于提醒在工厂的其他成员，使其他成员对异常情况进行处理。
空气质量传感器单元对空气中的氧气、二氧化碳和有毒气体的含量进行探测，并在工业环境的有毒气体含量达到一定的程度时将信息传输到异常警报模块进行警示，并启动环境调节模块打开风扇换气设备对工业环境的空气进行更新。
智能数据整合模块包括多数据库整合单元和主数据管理整合单元，所述多数据库整合单元和主数据管理整合单元均与数据整合模块之间双向连接；利用多数据库整合单元可以对采集后的不同种类的数据进行整合，使得数据类型具有完整性和整体性，避免数据出现遗漏，从而使处理分析过程中出现遗漏性，利用主数据管理整合单元可以对主要数据进行整合和分析，对于影响较小和关联度较低的数据进行浅度处理，从而抬高数据处理分析的效率。
智能数据分析模块包括趋势分析单元和数学模型分析单元，所述趋势分析单元和数学模型分析单元均与数据分析模块之间双向连接，通过设置趋势分析单元可以通过对一段时间内的环境数据指标对未来趋势的变动进行分析，利用数学模型分析单元可以通过建立数据指标的数学模型来对数据指标的变化情况进行分析。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，其特征在于，包括智能数据采集、智能数据整合、智能数据库、智能数据存储、智能数据计算、智能数据分析、中央服务器、环境调节模块和异常警报模块，所述智能数据采集输出端与智能数据整合进行连接，所述智能数据整合输出端与中央服务器进行连接，所述智能数据存储输出端与中央服务器之间进行双向连接，所述中央服务器中智能数据库与智能数据分析之间进行双向连接，所述智能数据计算和中央服务器之间双向连接，所述环境调节模块与中央服务器进行连接，所述异常警报模块与环境调节模块进行连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，其特征在于，所述智能数据采集模块还包括空气质量传感器单元、温湿度传感器单元、光照强度传感器单元和人体红外感应传感器单元、噪音传感器单元、烟雾传感器单元，所述空气质量传感器单元、温湿度传感器单元、光照强度传感器单元和摄像头单元、噪音传感器单元、烟雾传感器单元均与智能数据采集模块之间双向连接，对工业环境数据进行实时采集。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，其特征在于，所述智能数据采集模块中的摄像头单元采用SIFT特征提取算法的步骤为：
步骤一、生成尺度空间；
步骤二、检测尺度空间的极值点；
步骤三、将极值点的位置进行精确定位；
步骤四、指定每个关键点的方向参数，并将每个关键点生成描述子。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，其特征在于，所述智能数据计算模块采用三维动态跟踪识别方法对人物动作捕捉的算法为：
其中，
为人的动态图像在仿射区域内的姿态帧序列估计值，qk+1为人的动态图像三维模板特征匹配系数，/>
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分别表示未知动态动作特征点和已知动作动态特征点的像素级，GM,N为人物动作捕捉特征值，rN和rM分别表示未知静态特征点和已知静态特征点的像素级。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，其特征在于，所述智能数据整合模块包括多数据库整合单元和主数据管理整合单元，所述多数据库整合单元和主数据管理整合单元均与智能数据整合模块之间双向连接，多数据库整合单元对采集后的不同种类的数据进行整合。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，其特征在于，所述异常警报模块包括语音报警单元和短信报警单元，所述语音报警单元通过声光报警器发布报警信息，所述短信报警单元将报警信息以短信的形式发送至用户手机。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，其特征在于，所述环境调节模块包括加热器单元、加湿器单元、风扇单元和灯光控制单元，所述加热器单元、加湿器单元、风扇单元和灯光控制单元和环境调节模块相连。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，其特征在于，所述中央服务器包括智能数据库模块和智能数据分析模块，所述智能数据库模块和智能数据分析模块之间双向连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的工业环境数据的智能处理分析系统，其特征在于，所述智能数据分析模块包括趋势分析单元和数学模型分析单元，所述趋势分析单元和数学模型分析单元均与数据分析模块之间双向连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116719984A (zh) * | 2023-08-10 | 2023-09-08 | 成都秦川物联网科技股份有限公司 | 一种智慧燃气数据管理方法、物联网系统和存储介质 |
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2023
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Cited By (3)
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| CN116719984A (zh) * | 2023-08-10 | 2023-09-08 | 成都秦川物联网科技股份有限公司 | 一种智慧燃气数据管理方法、物联网系统和存储介质 |
| CN116719984B (zh) * | 2023-08-10 | 2023-11-17 | 成都秦川物联网科技股份有限公司 | 一种智慧燃气数据管理方法、物联网系统和存储介质 |
| US12007751B2 (en) | 2023-08-10 | 2024-06-11 | Chengdu Qinchuan Iot Technology Co., Ltd. | Methods for smart gas data management, internet of things systems, and storage media |
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| PB01 | Publication | ||
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