CN209911809U - 一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于大数据分析技术领域，公开了一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置，包括接口基板，接口基板上设有通讯管理模块，通讯管理模块连接有供电管理模块和转串口模块，转串口模块连接有多个不同类型的接口模块；还包括数据处理模块和加密处理模块，数据处理模块分别与通讯管理模块和加密处理模块连接。本实用新型通过将机器学习专用软硬件的有效组合形成一台集成化的训练装置，能够对闭环控制现场自动进行长期运营跟踪与模型训练，并提供辅助逻辑控制，从而降低了开发时间及人工成本，提升了现场信息安全管理的可靠性，可推动系统控制的精细化管理。

Description

一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置

技术领域

本实用新型属于大数据分析技术领域，具体涉及一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置。

背景技术

由于大数据分析技术的基本特性，数据量足够大时基本与算法无关；在业务系统动态运行中基于控制对象特征应用有监督或半监督机器学习技术对实际业务数据进行持续标注，能够得到该控制模型下最佳系统控制推荐参数。同时对于连续工艺实时控制系统，系统执行结果影响可以由现场关联系统检测结果得到同步(或延时)反馈，因而对具体控制应用场景，进行全面数据采集，构建合理数学模型，可以建立利用综合数据由计算机自动实现有监督或半监督机器学习的结果标注，从而减轻人工劳动量，实现系统局部控制环节的自我进化。

现有的大数据系统应用有监督机器学习进行控制优化或者建立关联系统时，需要搭建训练系统，由标定人员对数学模型进行持续数据人工标注，但对于小规模升级改造或非核心业务应用，此模式性价比太差；另外，为确保信息安全，部分系统业务数据禁止脱离工作现场，同时业务系统通常应用网段隔离技术，会造成人工大规模数据训练缺乏可操作性；此外，极端情况下用户对老旧系统设备因各种原因经常无法直接从原始供应商(或以合理成本)获取通讯协议，以上各种不利因素均会造成业主方无法对自有系统进行合理升级改造。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置，可以降低开发时间及人工成本，提升现场安全管理的可靠性。

本实用新型所采用的技术方案为：一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置，包括接口基板，所述接口基板上设有通讯管理模块，所述通讯管理模块连接有供电管理模块和转串口模块，所述转串口模块连接有多个不同类型的接口模块；还包括数据处理模块和加密处理模块，所述数据处理模块分别与所述通讯管理模块和所述加密处理模块连接。

作为优选方式，所述转串口模块包括USB转串口芯片，所述USB转串口芯片连接有USB接口电路和稳压电路。

作为优选方式，所述USB转串口芯片连接有存储单元，所述存储单元用于存储所述USB转串口芯片的自举信息。

作为优选方式，所述USB转串口芯片连接有串行转化芯片，所述串行转化芯片连接有状态指示灯电路。

作为优选方式，所述供电管理模块包括充电控制单元，所述充电控制单元连接有稳压单元和充电电池，所述稳压单元与所述通讯管理模块连接。

作为优选方式，所述稳压单元包括第一稳压电路、第二稳压电路和控制开关，所述通讯管理模块包括北斗通讯管理单元，所述第一稳压电路与北斗通讯管理单元连接，第二稳压电路通过控制开关与北斗通讯管理单元连接。

作为优选方式，所述充电电池连接有电量监测单元，可以监测充电电池的电量和寿命信息。

作为优选方式，所述数据处理模块包括工控主板，所述工控主板上设有GPU。

作为优选方式，所述加密处理模块包括加密芯片，所述加密芯片的型号为ATECC608A。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过将机器学习专用软硬件的有效组合形成一台集成化的训练装置，能够对闭环控制现场自动进行长期运营跟踪与模型训练，从而降低了开发时间及人工成本，提升了现场安全管理的可靠性，对于持续运营管理中控制对象的改变，长期动态化跟踪训练可推动系统控制的精细化管理。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置的控制框图；

图2是本实用新型提供的一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置与外部设备的连接示意图；

图3是本实用新型提供的一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置，包括接口基板，所述接口基板上设有通讯管理模块，所述通讯管理模块连接有供电管理模块和转串口模块，供电管理模块为训练装置提供电力支持，所述转串口模块连接有多个不同类型的接口模块。还包括数据处理模块和加密处理模块，所述数据处理模块分别与所述通讯管理模块和所述加密处理模块连接。通讯管理模块将数据传输至数据处理模块进行处理，数据处理模块内置数据处理程序，对侦听的数据进行解析，形成结构化原始数据记录，实现现场的自动机器学习，数据处理模块可以选择将数据传输至加密处理模块进行加密处理。

训练装置具有RS485通信接口、RS232通信接口和以太网通信接口，通过接口模块与外围侦听设备、业务数据交互设备和各类专用拓展控制板连接，不同类型的接口模块可以实现多种信号的采集与驱动，包含模拟信号、数字信号和干结点信号，可以进行复杂控制逻辑输出，实现现场摄像机、照明控制、声光控制、防区布防、风机(水泵)、电梯控制优化等各种关联业务的系统联动控制。接口模块对总线型(MODBUS/RS485/RS422等)设备直接进行通讯线路侦听，在不影响原系统通讯、业务处理的状态下，由接口模块直接实现业务通讯数据采集，通过数据处理模块进行结构化通讯数据标识、解析。

所述转串口模块包括USB转串口芯片，所述USB转串口芯片连接有USB接口电路和稳压电路。USB转串口芯片的型号为FT4232HL，稳压电路采用的型号为AIC1733-33。USB接口电路包括USB接口，USB接口上连接有保护电路，保护电路使用的芯片型号为BZA408B。

所述USB转串口芯片连接有存储单元，所述存储单元用于存储所述USB转串口芯片的自举信息，存储单元使用的芯片型号为93LC56C。所述USB转串口芯片连接有串行转化芯片，所述串行转化芯片连接有状态指示灯电路。串行转化芯片的型号为74HC595D，串行转化芯片挂接在USB转串口芯片的I2C总线上配合状态指示灯电路指示USB转串口芯片的通讯状态。

在本实施方式中，所述供电管理模块包括充电控制单元，所述充电控制单元连接有稳压单元和充电电池，所述稳压单元与所述通讯管理模块连接。充电控制单元使用的芯片型号为RT9538，充电控制单元可对充电电池进行恒流或恒压充电，其最大充电电流可用外部电阻进行设定，恒定输出电压最高可达30V，精度为0.5％。充电控制单元可以低达2V的压差对2.5V～25V的充电电池进行充电，在输入电源被移除后即自动进入睡眠模式，电流消耗仅有10μA，无需使用二极管与充电电池进行串联。

所述稳压单元包括第一稳压电路、第二稳压电路和控制开关，所述通讯管理模块包括北斗通讯管理单元，所述第一稳压电路与北斗通讯管理单元连接，第二稳压电路通过控制开关与北斗通讯管理单元连接，控制开关与数据处理模块连接。

通讯管理单元使用的型号为DH8650，DH8650是一款定制化通讯模块，模块中集成了独立的单片机及北斗一代RDSS、北斗二代RNSS、GPS、功放和低噪放电路，可依据应用需求确定是否加装北斗通讯组件，在全功能定制时，可实现北斗短报文通信、北斗/GPS联合定位或单北斗、单GPS定位。低噪放电路可对RX端口输入的射频信号进行滤波及放大，无需外置LNA及滤波器，直接通过RX端口连接无源天线即可接收RDSS信号，通讯管理单元可以实现RDSS短报文通信和RNSS、GPS单独定位或组合定位功能；在不加装北斗通讯组件的状态下，单片机内置通讯管理程序可实现基于位元的高效私有通讯协议。第一稳压电路和第二稳压电路使用的芯片型号均为TPS5450DDA，控制开关使用的芯片型号为RT9742CGJ5F，第一稳压电路为北斗通讯管理单元提供功放电源，第二稳压电路为北斗通讯管理单元提供工作电压，通过控制开关控制第二稳压电路与北斗通讯管理单元的通断，从而控制北斗通讯管理单元的工作。

优选地，所述充电电池连接有电量监测单元。电量监测单元使用的芯片型号为bq34110，电量监测单元可以监测充电电池的电量，实现充电电池的寿命管理，提高训练装置的工作可靠性。

在本实施方式中，所述数据处理模块包括工控主板，所述工控主板上设有GPU。工控主板为高性能工控主板，GPU可以进行图像识别处理及矩阵运算。工控主板作为上位机，对通讯管理模块的数据进行综合调配管理。工控主板连接有键盘、触摸屏、鼠标、按键、LCD、喇叭、指示灯等设备，方便对现场用户交互的数据进行处理。

所述加密处理模块包括加密芯片，所述加密芯片的型号为ATECC608A，加密芯片设置在接口基板上，加密芯片具有加密算法，包括3DES、MD5、SM4、RSA或椭圆算法等，防止信息泄露。在接口基板还可以加装北斗短报文模块接口和4G通讯模块接口，可以以数字证书、加密封套实现设备间关键数据的安全共享。

本实用新型通过将机器学习专用软硬件的有效组合形成一台集成化的训练装置，能够对闭环控制现场自动进行长期运营跟踪与模型训练，从而降低了开发时间及人工成本，提升了现场安全管理的可靠性，对于持续运营管理中控制对象的改变，长期动态化跟踪训练可推动系统控制的精细化管理。需要说明的是，本实用新型的训练装置设计价值在于以现场工程化实施经验将相关软、硬件以一种集成设备形式实现，相关电路细节对专业化电路硬件工程师可视为通用技术，相关软件原理对从事相关细分领域的专业人员属于通用原理，属于本领域技术人员的常规技术手段，并且不属于本实用新型的保护范围，因此在此不做详细叙述。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于现场自动进行机器学习的训练装置，包括接口基板，其特征在于，所述接口基板上设有通讯管理模块，所述通讯管理模块连接有供电管理模块和转串口模块，所述转串口模块连接有多个不同类型的接口模块；还包括数据处理模块和加密处理模块，所述数据处理模块分别与所述通讯管理模块和所述加密处理模块连接。

2.根据权利要求1所述的适用于现场自动进行机器学习的训练装置，其特征在于，所述转串口模块包括USB转串口芯片，所述USB转串口芯片连接有USB接口电路和稳压电路。

3.根据权利要求2所述的适用于现场自动进行机器学习的训练装置，其特征在于，所述USB转串口芯片连接有存储单元，所述存储单元用于存储所述USB转串口芯片的自举信息。

4.根据权利要求3所述的适用于现场自动进行机器学习的训练装置，其特征在于，所述USB转串口芯片连接有串行转化芯片，所述串行转化芯片连接有状态指示灯电路。

5.根据权利要求1所述的适用于现场自动进行机器学习的训练装置，其特征在于，所述供电管理模块包括充电控制单元，所述充电控制单元连接有稳压单元和充电电池，所述稳压单元与所述通讯管理模块连接。

6.根据权利要求5所述的适用于现场自动进行机器学习的训练装置，其特征在于，所述稳压单元包括第一稳压电路、第二稳压电路和控制开关，所述通讯管理模块包括北斗通讯管理单元，所述第一稳压电路与北斗通讯管理单元连接，第二稳压电路通过控制开关与北斗通讯管理单元连接。

7.根据权利要求5所述的适用于现场自动进行机器学习的训练装置，其特征在于，所述充电电池连接有电量监测单元。

8.根据权利要求1所述的适用于现场自动进行机器学习的训练装置，其特征在于，所述数据处理模块包括工控主板，所述工控主板上设有GPU。

9.根据权利要求1所述的适用于现场自动进行机器学习的训练装置，其特征在于，所述加密处理模块包括加密芯片，所述加密芯片的型号为ATECC608A。

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