CN117053851B - 一种智能的仪表检测与控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能的仪表检测与控制系统，其包括：仪表运行数据采集模块、仪表运行数据转发模块和后台控制模块。通过仪表运行数据采集模块可以实时获取设备工作时各仪表的运行数据，并将其运行数据转发至后台控制模块，通过后台控制模块可以实现对仪表数据的实时监测，并在发现数据异常时，及时调控设备运行状态，以便实现对设备的可靠性调节，该系统智能程度高，解决了传统维修人员定期巡检调控不及时的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及仪表检测技术领域，具体涉及一种智能的仪表检测与控制系统。
背景技术
目前，在对仪表进行检测时，都是维护人员定期进行巡检，然后基于巡检结果以对仪表工作状态进行控制，这种检测效率不高，且存在控制不及时，因而无法基于仪表检测结果实现对设备的可靠性调节。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智能的仪表检测与控制系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种智能的仪表检测与控制系统，其包括：仪表运行数据采集模块、仪表运行数据转发模块和后台控制模块；
仪表运行数据采集模块，其用于采集设备工作时各仪表的运行数据，并将采集的运行数据转发至仪表运行数据转发模块；
仪表运行数据转发模块，其用于接收各仪表的运行数据，经压缩处理后转发至后台控制模块；
后台控制模块，其用于将接收到的运行数据进行解压缩操作，然后将解压缩后的运行数据和其预存的设备正常运行时的标准仪表运行阈值数据进行比较，并在发现与标准仪表运行阈值数据不一致时，后台控制模块对设备工作状态进行调整，以使得采集的仪表的运行数据与标准仪表运行阈值数据一致。
优选地，所述仪表运行数据采集模块包括多个传感器节点，多个传感器节点随机撒布于监测区域内，其用于采集设备工作时各仪表的运行数据，并将采集的运行数据转发至仪表运行数据转发模块。
优选地，所述仪表运行数据转发模块部署在监测区域的中心位置处，多个传感器节点和所述仪表运行数据转发模块按照预设的成簇机制构成一无线传感器网络。
优选地，所述的多个传感器节点和所述仪表运行数据转发模块按照预设的成簇机制构成一无线传感器网络，具体是：
将监测区域划分为多个大小为M×N的监测子区域块；
将传感器节点随机撒布于监测区域内，其中，仪表运行数据转发模块部署在监测区域的中心位置处；
传感器节点和所述仪表运行数据转发模块部署完成后，所述仪表运行数据转发模块进行广播竞选簇头指令，接收到所述指令后，传感器节点将携带有自身信息的数据包转发至所述仪表运行数据转发模块；
所述仪表运行数据转发模块按照如下方法选择出各监测子区域块的簇头，具体是按照下式计算每个监测子区域块中各传感器节点能够当选为簇头的优势值，从中选择优势值最大的传感器节点作为簇头；其中，监测子区域块k中传感器节点i能够当选为簇头的优势值的计算公式如下：
式中，为监测子区域块k中传感器节点i能够当选为簇头的优势值，/>为监测子区域块k中各传感器节点与传感器节点i之间的平均距离，/>分别为监测子区域块k中各传感器节点到其所在监测子区域内其他各传感器节点的平均距离的最小值和最大值；/>为监测子区域块k中传感器节点i与所述仪表运行数据转发模块之间的距离，分别为监测子区域块k中各传感器节点i与所述仪表运行数据转发模块之间的距离的最小值和最大值，/>为监测子区域块k中传感器节点i的当前剩余能量值，/>为监测子区域块k中传感器节点i的初始能量值，/>为监测子区域块k中传感器节点i接收来自其所在监测子区域块k内的其他传感器节点传输过来的单位数据所需消耗的能量值，/>为监测子区域块k中传感器节点i将接收到的数据转发至所述仪表运行数据转发模块所需消耗的能量值，γ为损耗因子；ti,BS为所述仪表运行数据转发模块接收到传感器节点i发送过来的携带有自身信息的数据包的时间，tBS为所述仪表运行数据转发模块广播竞选簇头指令的时间，δ为调节时间影响程度的系数，其取值范围为[0.15-0.35]，α1、α2、α3为权重因子；
采用如上方式确定好簇头后，所选出的簇头分别与其所在监测子区域内的其他传感器节点建立连接，各簇头判断与其建立连接的簇成员数是否超过预设的最大连接数，若超过，则从与簇头建立连接的簇成员中，剔除能够当选为簇头的优势值最大的前若干传感器节点，使得与簇头建立连接的簇成员数等于预设的最大连接数，若不超过，则保持簇头与其所在监测子区域内的其他传感器节点的连接关系，最后形成簇；遍历所有监测子区域，然后从各簇头所剔除的传感器节点中选择一能够当选为簇头的优势值最大传感器节点当选为簇头，而剩余传感器节点则作为簇成员节点加入至该簇头中，组成一新的簇；最后构建一分簇结构的无线传感器网络。
优选地，所述后台控制模块包括一存储器，其用于预存设备正常运行时的标准仪表运行阈值数据。
优选地，所述仪表运行数据转发模块为一基站设备。
本发明的有益效果为：本发明提供一种智能的仪表检测与控制系统，通过仪表运行数据采集模块可以实时获取设备工作时各仪表的运行数据，并将其运行数据转发至后台控制模块，通过后台控制模块可以实现对仪表数据的实时监测，并在发现数据异常时，及时调控设备运行状态，以便实现对设备的可靠性调节，该系统智能程度高，解决了传统维修人员定期巡检调控不及时的缺点。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，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是本发明实施例提供的一种智能的仪表检测与控制系统的示意图。
附图标记：仪表运行数据采集模块10；仪表运行数据转发模块20；后台控制模块30。
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1，一种智能的仪表检测与控制系统，其包括：仪表运行数据采集模块10、仪表运行数据转发模块20和后台控制模块30；
仪表运行数据采集模块10，其用于采集设备工作时各仪表的运行数据，并将采集的运行数据转发至仪表运行数据转发模块20；
仪表运行数据转发模块20，其用于接收各仪表的运行数据，经压缩处理后转发至后台控制模块30；
后台控制模块30，其用于将接收到的运行数据进行解压缩操作，然后将解压缩后的运行数据和其预存的设备正常运行时的标准仪表运行阈值数据进行比较，并在发现与标准仪表运行阈值数据不一致时，后台控制模块对设备工作状态进行调整，以使得采集的仪表的运行数据与标准仪表运行阈值数据一致。
优选地，所述仪表运行数据采集模块10包括多个传感器节点，多个传感器节点随机撒布于监测区域内，其用于采集设备工作时各仪表的运行数据，并将采集的运行数据转发至仪表运行数据转发模块20。
优选地，所述仪表运行数据转发模块20部署在监测区域的中心位置处，多个传感器节点和所述仪表运行数据转发模块20按照预设的成簇机制构成一无线传感器网络。
优选地，所述的多个传感器节点和所述仪表运行数据转发模块20按照预设的成簇机制构成一无线传感器网络，具体是：
将监测区域划分为多个大小为M×N的监测子区域块；
将传感器节点随机撒布于监测区域内，其中，仪表运行数据转发模块20部署在监测区域的中心位置处；
传感器节点和所述仪表运行数据转发模块20部署完成后，所述仪表运行数据转发模块20进行广播竞选簇头指令，接收到所述指令后，传感器节点将携带有自身信息的数据包转发至所述仪表运行数据转发模块20；
所述仪表运行数据转发模块20按照如下方法选择出各监测子区域块的簇头，具体是按照下式计算每个监测子区域块中各传感器节点能够当选为簇头的优势值，从中选择优势值最大的传感器节点作为簇头；其中，监测子区域块k中传感器节点i能够当选为簇头的优势值的计算公式如下：
式中，为监测子区域块k中传感器节点i能够当选为簇头的优势值，/>为监测子区域块k中各传感器节点与传感器节点i之间的平均距离，/>分别为监测子区域块k中各传感器节点到其所在监测子区域内其他各传感器节点的平均距离的最小值和最大值；/>为监测子区域块k中传感器节点i与所述仪表运行数据转发模块20之间的距离， 分别为监测子区域块k中各传感器节点i与所述仪表运行数据转发模块20之间的距离的最小值和最大值，/>为监测子区域块k中传感器节点i的当前剩余能量值，/>为监测子区域块k中传感器节点i的初始能量值，/>为监测子区域块k中传感器节点i接收来自其所在监测子区域块k内的其他传感器节点传输过来的单位数据所需消耗的能量值，为监测子区域块k中传感器节点i将接收到的数据转发至所述仪表运行数据转发模块20所需消耗的能量值，γ为损耗因子；ti,BS为所述仪表运行数据转发模块20接收到传感器节点i发送过来的携带有自身信息的数据包的时间，tBS为所述仪表运行数据转发模块20广播竞选簇头指令的时间，δ为调节时间影响程度的系数，其取值范围为[0.15-0.35]，α1、α2、α3为权重因子；
采用如上方式确定好簇头后，所选出的簇头分别与其所在监测子区域内的其他传感器节点建立连接，各簇头判断与其建立连接的簇成员数是否超过预设的最大连接数，若超过，则从与簇头建立连接的簇成员中，剔除能够当选为簇头的优势值最大的前若干传感器节点，使得与簇头建立连接的簇成员数等于预设的最大连接数，若不超过，则保持簇头与其所在监测子区域内的其他传感器节点的连接关系，最后形成簇；遍历所有监测子区域，然后从各簇头所剔除的传感器节点中选择一能够当选为簇头的优势值最大传感器节点当选为簇头，而剩余传感器节点则作为簇成员节点加入至该簇头中，组成一新的簇；最后构建一分簇结构的无线传感器网络。
有益效果：采用如上方式确定各监测子区域内各传感器节点能够当选为簇头的优势值，其更合理地考虑到监测子区域内传感器节点与仪表运行数据转发模块20之间距离的影响、监测子区域内传感器节点之间的距离的影响以及能量因素等对无线传感器网络生命周期的影响，从而能够有效延长了整个无线传感器网络的生命周期，保证了整个系统的可靠性和稳定性。
优选地，各监测子区域内作为簇首的传感器节点所能容纳的簇成员数，即监测子区域k内预设的最大连接数，可通过如下公式具体确定：
式中，Nk为监测子区域k内作为簇首的传感器节点所能容纳的簇成员数,表示向上取整，Ztotal表示当前监测区域内存活的传感器节点个数，/>表示监测子区域k内传感器节点能够当选为簇头的最大优势值，K为监测子区域个数，p为无线传感器网络中簇头所占传感器节点总数的概率，其大小约为/> 为监测子区域k内传感器节点i的最大传输距离，I为监测子区域k内传感器节点个数，/>分别为监测子区域k内各传感器节点的最大传输距离和最小传输距离。
有益效果：采用如上方式确定各监测子区域内作为簇首的传感器节点所能容纳的簇成员数，在确定监测子区域内作为簇首的传感器节点所能容纳的簇成员数，不仅考虑了监测子区域内传感器节点能够当选为簇头的最大优势值的影响，还考虑了传感器节点的传输距离的影响，从而能够更为准确的估算预设监测子区域内作为簇首的传感器节点所能容纳的簇成员数，避免监测子区域内簇首的簇成员过多，而造成簇首损耗严重，过早地死亡，延长了整个无线传感器网络的使用寿命。
优选地，所述后台控制模块30包括一存储器，其用于预存设备正常运行时的标准仪表运行阈值数据。
优选地，所述仪表运行数据转发模块20为一基站设备。
本发明的有益效果为：本发明提供一种智能的仪表检测与控制系统，通过仪表运行数据采集模块可以实时获取设备工作时各仪表的运行数据，并将其运行数据转发至后台控制模块，通过后台控制模块可以实现对仪表数据的实时监测，并在发现数据异常时，及时调控设备运行状态，以便实现对设备的可靠性调节，该系统智能程度高，解决了传统维修人员定期巡检调控不及时的缺点。
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)
1.一种智能的仪表检测与控制系统，其特征是，其包括：仪表运行数据采集模块、仪表运行数据转发模块和后台控制模块；
仪表运行数据采集模块，其用于采集设备工作时各仪表的运行数据，并将采集的运行数据转发至仪表运行数据转发模块；
仪表运行数据转发模块，其用于接收各仪表的运行数据，经压缩处理后转发至后台控制模块；
后台控制模块，其用于将接收到的运行数据进行解压缩操作，然后将解压缩后的运行数据和其预存的设备正常运行时的标准仪表运行阈值数据进行比较，并在发现与标准仪表运行阈值数据不一致时，后台控制模块对设备工作状态进行调整，以使得采集的仪表的运行数据与标准仪表运行阈值数据一致；
所述仪表运行数据采集模块包括多个传感器节点，多个传感器节点随机撒布于监测区域内，其用于采集设备工作时各仪表的运行数据，并将采集的运行数据转发至仪表运行数据转发模块；
所述仪表运行数据转发模块部署在监测区域的中心位置处，多个传感器节点和所述仪表运行数据转发模块按照预设的成簇机制构成一无线传感器网络；
所述的多个传感器节点和所述仪表运行数据转发模块按照预设的成簇机制构成一无线传感器网络，具体是：
将监测区域划分为多个大小为M×N的监测子区域块；
将传感器节点随机撒布于监测区域内，其中，仪表运行数据转发模块部署在监测区域的中心位置处；
传感器节点和所述仪表运行数据转发模块部署完成后，所述仪表运行数据转发模块进行广播竞选簇头指令，接收到所述指令后，传感器节点将携带有自身信息的数据包转发至所述仪表运行数据转发模块；
所述仪表运行数据转发模块按照如下方法选择出各监测子区域块的簇头，具体是按照下式计算每个监测子区域块中各传感器节点能够当选为簇头的优势值，从中选择优势值最大的传感器节点作为簇头；其中，监测子区域块k中传感器节点i能够当选为簇头的优势值的计算公式如下：
式中，为监测子区域块k中传感器节点i能够当选为簇头的优势值，/>为监测子区域块k中各传感器节点与传感器节点i之间的平均距离，/>分别为监测子区域块k中各传感器节点到其所在监测子区域内其他各传感器节点的平均距离的最小值和最大值；为监测子区域块k中传感器节点i与所述仪表运行数据转发模块之间的距离，分别为监测子区域块k中各传感器节点i与所述仪表运行数据转发模块之间的距离的最小值和最大值，/>为监测子区域块k中传感器节点i的当前剩余能量值，/>为监测子区域块k中传感器节点i的初始能量值，/>为监测子区域块k中传感器节点i接收来自其所在监测子区域块k内的其他传感器节点传输过来的单位数据所需消耗的能量值，/>为监测子区域块k中传感器节点i将接收到的数据转发至所述仪表运行数据转发模块所需消耗的能量值，γ为损耗因子；ti,BS为所述仪表运行数据转发模块接收到传感器节点i发送过来的携带有自身信息的数据包的时间，tBS为所述仪表运行数据转发模块广播竞选簇头指令的时间，δ为调节时间影响程度的系数，其取值范围为[0.15-0.35]，α1、α2、α3为权重因子；
采用如上方式确定好簇头后，所选出的簇头分别与其所在监测子区域内的其他传感器节点建立连接，各簇头判断与其建立连接的簇成员数是否超过预设的最大连接数，若超过，则从与簇头建立连接的簇成员中，剔除能够当选为簇头的优势值最大的前若干传感器节点，使得与簇头建立连接的簇成员数等于预设的最大连接数，若不超过，则保持簇头与其所在监测子区域内的其他传感器节点的连接关系，最后形成簇；遍历所有监测子区域，然后从各簇头所剔除的传感器节点中选择一能够当选为簇头的优势值最大传感器节点当选为簇头，而剩余传感器节点则作为簇成员节点加入至该簇头中，组成一新的簇；最后构建一分簇结构的无线传感器网络。
2.根据权利要求1所述的一种智能的仪表检测与控制系统，其特征是，所述后台控制模块包括一存储器，其用于预存设备正常运行时的标准仪表运行阈值数据。
3.根据权利要求1所述的一种智能的仪表检测与控制系统，其特征是，所述仪表运行数据转发模块为一基站设备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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