基于大数据的新材料分析控制系统的制作方法

本发明涉及新材料和计算机技术领域，具体涉及一种基于大数据的新材料分析控制系统。

背景技术：

传统的材料设计、研究、开发、制备、生产、检测、评估等方面虽然有理论指导，但是基本都是依据一些经验公式计算，或者半定量的检测方法，甚至很多完全没有可靠的理论和试验依据，同时数据和信息的不足，很多需要通过千万次的重复试验才能得出一个结果，导致很多问题得不到解决，导致新材料生命周期中各种试验周期长、试验次数多和成本大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于大数据的新材料分析控制系统。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于大数据的新材料分析控制系统，所述系统包括：大数据云平台、分析控制模块和终端；其中，所述大数据云平台为由新材料产业数据组成的数据集合；

所述终端采集采集新材料信息数据，送入所述大数据云平台并依据交集并集的数据算法融合一体，所述分析控制模块根据所述新材料信息数据与所述大数据云平台中的数据进行比对分析，做出决策指令，所述终端并接收所述分析控制模块反馈的决策指令，同时完成决策。

可选的，所述大数据云平台包括：学术理论研究子数据集合、配方设计及试验子数据集合、工艺设计及试验子数据集合、工业软件子数据集合、原料开采子数据集合、原料加工子数据集合、加工设备子数据集合、质量控制子数据集合、分析检测子数据集合、市场销售子数据集合、知识产权子数据集合和投资融资子数据集合。

可选的，所述大数据云平台还包括：和谐区和讨论区；其中，

所述和谐区存储的数据是历史上或当今经过多次反复验证的得到大家广泛认可的信息；所述讨论区存储的数据是新材料行业和产业出现的新鲜事物、创新方法、前沿原理，或者行业和产业内争议不一的信息。

可选的，所述分析控制模块包括接收系统、分析系统和控制系统；其中，

所述接收系统用于接收所述终端采集的数据；

所述分析系统用于对所述终端采集的数据与所属大数据云平台的原来数据进行分析比对，判断数据类型；还用于根据所述终端的需求指令对所述终端采集的数据进入所示和谐区还是所述讨论区进行判断；

所述控制系统用于根据所述分析系统的判断结果作出决策，如果数据进入和谐区，则接收的数据进入相同类型的子数据集合并变成其中的一部分，并将解析的内容反馈给终端；若数据进入讨论区，则要经过讨论区终端的讨论，并经过专家委员会终端的最终裁决，将裁决结果信息输入和谐区中，得到行业内统一的信息，充实和谐区数据，并将该裁决结果的全部数据信息发送到终端。

可选的，所述分析系统将讨论区的争议内容及各注册用户的讨论信息进行汇总、整理、分析，得出各种分析数据，分析数据包括讨论问题是否解决、讨论问题的最终结论、讨论争议的主要问题、讨论争议次数、讨论争议的开始时点、争议解决时点、参与讨论用户数、每个用户参与讨论的活跃度、每个问题解决平均所需用户数、每个问题解决平均所需讨论次数、每个问题解决平均所需时间、用户发表意见与最终相对正确结论匹配度。

可选的，所述控制系统会将活跃度高、发表意见与最终相对正确结论匹配度高的用户，列为专家培育库，培育库采取积分制，积分跟活跃度、发表意见与最终相对正确结论匹配度有关；当累计一定积分可以进入专家委员会名单，成为专家委员会注册用户。

可选的，所述系统包括：讨论区端口和专家委员会端口；其中，所述讨论区端口接收各种用户的信息输入，同时也接收来自讨论区反馈的争议问题，并在终端开放给各用户；所述专家委员会端口负责对讨论区端口问题的最终解释和解决。

可选的，所述专家委员会端口包括两种，第一种是后台工作人员定向邀请的来自全球新材料领域重量级的学术界、教育界、知识产权界、投融资界、生产工程界、知名企业当中优秀个人或者机构组织；第二种是从讨论区端口注册的用户中通过积分制评估筛选进入的用户。

可选的，所述终端上的用户可以将自己经历过的有关新材料的原料、设备、工艺、人才、环境、生产厂家、学术研究机构、投融资机构、教育机构、知识产权等方面的具体事物通过终端输入到所述讨论区端口。

可选的，所述终端是电子计算机设备、移动通信设备、照相机、和/或显微镜

本发明首次将大数据与新材料产业结合，设计了一种新材料完整产业生态链的大数据平台，用于经营生产生活实践；大数据平台是由既有的新材料产业数据组成的数据集合，数据集合可以分类形成学术理论研究、配方设计及试验、工艺设计及试验、工业软件，原料矿山(或油床、气床等)、原料加工(开采、选冶、精制等)、加工设备、质量控制、分析检测、性能评价、市场销售、知识产权、投资融资等几大块子数据集合；这些数据均来自对新材料产业及各环节所有信息的采集，采集后按照上述分类进行存储；分析控制系统既能比对既有数据与所采集数据，又能将其合二为一，充实数据库，实现了每次采集数据就是一次充实数据库的机会，采集越多，数据库越完善；其次，分析控制系统还能依据终端的需求，作出特定的判断。

本发明提出一种大数据平台下的新材料综合解决方案，提供了充足的数据和信息，依据统计手段进行分析，得出基本规律，再将基本规律运用到新材料产业中去，提高了成功率和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的基于大数据的新材料分析控制系统实施例一的结构示意图；

图2为本发明的大数据云平台的结构示意图；

图3为本发明的分析控制模块的结构示意图；

图4为本发明的分析系统在讨论区的分析数据的示意图；

图5为普通注册用户成为专家委员会的过程。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

新材料广义上是指新时代(包括当下人类社会)依然研究和应用的所有金属、无机非金属、高分子、复合材料等所有材料的统称。

新材料技术是一门综合了力学、热学、光学、电学、磁学、声学、化学、统计学、热力学、动力学、数学、工程设计、机械、生物等多方面学科和工程的新型技术。

新材料产业是针对新材料领域从学术理论研究、配方设计及试验、工艺设计及试验、工业软件，到原料矿山(或油床、气床等)、原料加工(开采、选冶、精制等)、加工设备、质量控制、分析检测、性能评价，再到市场销售、知识产权、投资融资等的整个业务生态链。

本发明针对目前新材料设计、研究、开发、制备、生产、检测、评估等方面的复杂性，着重解决新材料生命周期中各种试验周期长、试验次数多和成本大的问题，提出一种大数据平台下的新材料综合解决方案。

针对新材料原料矿山(或油床、气床等)、原料加工(开采、选冶、精制等)、加工设备、质量控制、分析检测、性能评价等各环节中原料、加工方法、加工设备、检测手段等对性能的影响，着重解决从“新材料产品-检测分析设备-加工设备-原料”溯源问题。

促进形成新材料化学组成、微观形貌、组织结构和性能之间的数值模型的应用，并极大提高了这些模型的精确度、灵敏度和可操作性。

促进整个新材料产业的新发展，大数据平台的建立和共享，能集中优质资源，攻坚克难，真正做到创新避免重复劳动，真正做到符合市场需求。

由于大数据平台中有各种新材料中专利、商标、论文、版权、著作权等方面的内容，同时也促进了相关知识产权运营的便利；同时还有各新材料项目的信息，促进了投资融资的对接，有效带动实业发展。

促进了整个新材料产业技术与资源的共享和创新。

本发明涉及基于大数据的新材料产业商务模式，运用于新材料产业，即运用于针对新材料领域从学术理论研究、配方设计及试验、工艺设计及试验、工业软件，到原料矿山(或油床、气床等)、原料加工(开采、选冶、精制等)、加工设备、质量控制、分析检测、性能评价，再到市场销售、知识产权、投资融资等的整个业务生态链中的一种或多种环节。

如图1所示，本发明涉及几大部分：大数据云平台1(包含全球所有材料方面的信息)、分析控制模块2(数据采集/分析/决策)和终端3(现实数据采集/决策的门户)。

本发明是终端3采集现实材料数据，送入大数据云平台1并依据交集并集的数据算法融合一体，而分析、控制系统根据现实材料数据与大数据云平台1中的数据进行比对分析，做出相应决策指令，指令下达到终端3。

大数据云平台1：由既有的新材料产业数据组成的数据集合，数据集合可以分类形成学术理论研究、配方设计及试验、工艺设计及试验、工业软件，原料矿山(或油床、气床等)、原料加工(开采、选冶、精制等)、加工设备、质量控制、分析检测、性能评价、市场销售、知识产权、投资融资等几大块子数据集合。如图2所示，所述大数据云平台1包括以下子数据集合：

学术理论研究子数据集合：由有关新材料的各种行业分析报告、国内外产业政策、论文著作、高校科研院所、人才、技术标准等数据组成；

配方设计及试验子数据集合：由各种化学元素和化合物的物理化学性质、相图、各种反应热力学数据、各种反应动力学数据、各种化学键/氢键/范德华力等作用力理论及模型、各种凝固态物理理论及模型、各种高分子材料理论及模型，以及所有既有的各种配方设计、配方试验数据组成；

工艺设计及试验子数据集合：由各种化学工程原理及模型、冶金工程原理及模型、粉末冶金原理及模型、压制烧结原理及模型、机械制造原理及模型、增材制造原理及模型，以及所有既有的各种工艺设计数据、工艺试验数据组成；

工业软件子数据集合：由各种工业软件模型及数据组成；

原料开采(矿山、油床或气床等)子数据集合：由各种矿山、油床、气床的储量、分布、位置、地质、勘察、探测、品位、生态环境等数据组成；

原料加工(开采、选冶、精制等)子数据集合：由各种原料从矿石(或油床、气床等)开采、选冶、加工、精炼、制造、制成成品过程中的所有数据组成；

加工设备子数据集合：由加工设备型号参数、加工设备性能、加工设备厂商、加工设备个性化定制情况、加工设备价格等所有数据组成；

质量控制子数据集合：质量管理、质量控制中产生的数据组成；

分析检测子数据集合：由分析检测设备、分析检测手段、分析检测操作步骤、分析检测结果及评价、分析检测误差分析、分析检测报告、分析检测单位、分析检测价格等数据组成；

市场销售子数据集合：由所有新材料产品市场规模、市场前景、市场竞争态势、市场价格、市场定位、市场应用、市场反馈等数据组成；

知识产权子数据集合：由国内外所有新材料及工艺方法的发明、实用新型、外观等专利数据，商标注册情况数据组成；

投资融资子数据集合：由国内外所有新材料产业的投资机构数量、分布、绩效、已投项目等数据组成。

另外，大数据云平台1还这些数据均来自对当今及历史上出现的新材料产业及各环节所有信息的采集，这些信息经过分析控制模块2的分析，将进入大数据平台的和谐区或者讨论区。

和谐区：是大数据平台中的一个数据存储区域；和谐区存储的数据类型包括以上所有子数据类型；和谐区存储的具体数据是历史上或当今经过多次反复验证的得到大家广泛认可的信息(如经典的理论、已标准化的工艺方法、特征的图谱等)。

讨论区：是大数据平台中的一个数据存储区域；讨论区存储的数据类型包括以上所有子数据类型；和谐区存储的具体数据是新材料行业和产业出现的新鲜事物、创新方法、前沿原理等，或者行业和产业内争议不一的信息放入讨论区。

讨论区和和谐区数据交换：讨论区开放注册用户端口，当注册用户可以提供各种信息进入讨论区数据库，也可以对既有的信息进行讨论(质疑、验证、辩论、辨证、辨伪等)，设立专家委员会端口，专家委员会由讨论区注册的用户中选择积分高的或者定向邀请权威的专家组成，专家委员会对讨论区的争议问题做相对最终裁决，将裁决结果信息输入和谐区中，实现讨论区的问题解决之后，得到的相对正确的统一信息，就进入和谐区，充实和谐区数据，讨论区中该问题的数据被迁移，不再显示在讨论区终端上。

如图3所示，分析控制模块2：它是整个组成中最智能的部分，由接收系统、分析系统和控制系统组成：

接收系统负责接收终端3数据；

分析系统一方面自动对终端3采集的数据与所属子数据集合的原来数据进行分析比对，判断数据类型，看是属于哪个子数据集合，另一方面还可以根据终端3的需求指令对终端3采集的数据进入和谐区还是讨论区进行判断；分析系统判断的依据是看输入的数据是否在既有数据库中找到相同的没有争议的内容，若是则进入和谐区，若否则进入讨论区；

控制系统根据分析系统判断结果作出决策，如果数据进入和谐区，则接收的数据进入相同类型的子数据集合并变成其中的一部分，并将解析的内容(既有数据库中关于该数据的信息内容)反馈给终端；若数据进入讨论区，则要经过讨论区终端的充分讨论(质疑、验证、辩论、辨证、辨伪等)，并经过专家委员会终端的相对最终裁决，将裁决结果信息输入和谐区中，得到相对正确的行业内统一的信息，充实和谐区数据，并将该裁决结果的全部数据信息发送到终端。

分析系统将讨论区的争议内容及各注册用户的讨论信息进行汇总、整理、分析，得出各种分析数据，分析数据包括讨论问题是否解决、讨论问题的最终结论、讨论争议的主要问题、讨论争议次数、讨论争议的开始时点、争议解决时点、参与讨论用户数、每个用户参与讨论的活跃度(次数、时间)、每个问题解决平均所需用户数、每个问题解决平均所需讨论次数、每个问题解决平均所需时间、用户发表意见与最终相对正确结论匹配度等；

控制系统根据这些分析数据，将发送至专家委员会端口，专家委员会端口注册的专家用户对这些问题再各自发表意见，而其他专家用户也能看到其他专家的意见，大家各抒己见，形成良好的讨论氛围；

分析系统将专家委员会端口的信息进行汇总、整理、分析，得出各种分析数据，分析数据包括讨论问题是否解决、讨论问题的最终结论、讨论争议的主要问题、讨论争议次数、讨论争议的开始时点、争议解决时点、参与讨论用户数、每个用户参与讨论的活跃度(次数、时间)、每个问题解决平均所需用户数、每个问题解决平均所需讨论次数、每个问题解决平均所需时间等；

控制系统根据这些分析数据，将再次发送至专家委员会端口，专家委员会端口注册的专家再一次讨论得出最后结论；

控制系统会优先处理讨论区中讨论争议次数多、参与讨论用户数多、讨论争议开始时点早、用户活跃度高的信息；

控制系统会将活跃度高、发表意见与最终相对正确结论匹配度高的用户，列为专家培育库，培育库采取积分制，积分跟活跃度、发表意见与最终相对正确结论匹配度有关，二者权重分别为4:6；当累计一定积分可以进入专家委员会名单，成为专家委员会注册用户，但要控制某一时间点的专家委员会用户数占所有用户量的比例不超过5％，且通过积分制筛选进入专家委员会注册用户的数目在整个专家委员会注册用户量中所占的比例必须控制在50％以内。

终端3：它是采集数据和执行决策的门户，负责对现实新材料信息数据的采集，并负责接收分析控制模块2反馈回来的指令，完成决策的执行。终端3由讨论区端口和专家委员会端口组成。

讨论区端口：它是终端3的主要模块，开放用户注册，用户可以是个人也可以是法人或其他机构；用户的用户名、密码、真实姓名、身份证号、注册地址、统一信用代码、家庭住址、学历、学术成就、工程实践经验、创新劳动成果等，尤其是用户在生产生活当中遇到的新材料行业和产业方面的各种问题以及针对这些问题作出的各种判断、试验、决策、结论性的信息都会在上面体现。讨论区端口接收各种用户的信息输入(即使该信息在后面被控制系统放入和谐区)，同时也接收来自讨论区反馈的争议问题，并在终端3开放给各用户，各用户可以充分在端口上输入各种判断、试验、决策、结论性的信息，并公开，然注册的用户都能看到，形成一个良好的互动环境。

专家委员会端口：它是终端3的一个模块，负责对讨论区端口问题的最终解释和解决，是整个平台的技术权威智囊机构。专家委员会端口开发用户注册，注册用户分两种，一种是后台工作人员定向邀请的来自全球新材料领域重量级的学术界、教育界、知识产权界、投融资界、生产工程界、知名企业当中优秀个人或者机构组织；另一种是从讨论区端口注册的用户中通过积分制评估筛选进入的用户(如图5所示)；在某一时点，专家委员会注册用户总数占平台所有用户量的比例必须控制在5％以内，且通过积分制筛选进入专家委员会注册用户的数目在整个专家委员会注册用户量中所占的比例必须控制在50％以内。

终端3上用户可以将自己经历过的有关新材料的原料、设备、工艺、人才、环境、生产厂家、学术研究机构、投融资机构、教育机构、知识产权等方面的具体事物通过终端3以某种方式(图像、视频、文字、音频、动画、虚拟设计等)输入到讨论区端口；

以工艺开发为例，某人自己在开发阶段做了很多实验，很多次是失败的，我在端口可以设计一种模块，激励他将这种失败的工艺经历都写上去，然后经过他的允许，对外公开，这样就让其他人少走弯路，至少知道哪些工艺方案是被试验过的，一方面可以了解到工艺方案的创新性，一方面就可以避免重蹈覆辙；若有人怀疑这些公布的工艺试验的准确性；那就可以在讨论区进行讨论，激励大家重复试验，也许某些被认为不能实现的工艺，在大家反复试验后又可以变成新的工艺方案；所以整个平台就是一个纠错和降低试验风险的载体；平台通过适当的资金激励各用户如实反馈自己的工艺经历(当然大部分人不会将自己创造的那条最好的工艺方案写出来，所以在工艺开发这块，我们采取的策略是要他把不能成功制备出某种材料的工艺方案详细写出来，这也是比较合理的)

以材料本身为例，某人在终端3拍摄了一个材料图片，上传到平台上，经过平台对比发现，这个材料是某某金属(包括该金属的所有性质都会详细描述出来发送给某人)；若不能识别为何物，则发到讨论区终端3，激励四面八方的注册用户进行讨论，还有专家委员会用户的讨论，最后形成一种相对统一的合理化信息反馈给某人；并将该合理化信息输入大数据平台，充实数据信息，以作为下次比对的依据。

终端3可以服务于人和机器，终端3是电子计算机设备，也可以是移动通信设备，还可以是照相机、显微镜等生产、生活用设施、设备。

本发明有以下有益效果：

a、传统的材料设计、研究、开发、制备、生产、检测、评估等方面虽然有理论指导，但是基本都是依据一些经验公式计算，或者半定量的检测方法，甚至很多完全没有可靠的理论和试验依据，同时数据和信息的不足，很多需要通过千万次的重复试验才能得出一个结果，导致很多问题得不到解决，成本极大。而本发明通过着重解决新材料生命周期中各种试验周期长、试验次数多和成本大的问题，提出一种大数据平台下的新材料综合解决方案，提供了充足的数据和信息，依据统计手段进行分析，得出基本规律，再将基本规律运用到新材料产业中去，提高了成功率和效率；

b、目前新材料行业及产业内还没有出现这种专业的大数据平台，本发明属于开拓和首创，弥补了行业发展空白；

c、目前在新材料产业的产品溯源系统暂未发现，而本发明针对新材料原料矿山(或油床、气床等)、原料加工(开采、选冶、精制等)、加工设备、质量控制、分析检测、性能评价等各环节中原料、加工方法、加工设备、检测手段等对性能的影响，着重解决从“新材料产品-检测分析设备-加工设备-原料”风险溯源问题，是开拓和首创；

f、目前新材料化学组成、微观形貌、组织结构和性能之间的数值模型一直没有真正建立和应用，本发明可以形成新材料化学组成、微观形貌、组织结构和性能之间的数值模型的应用，并极大提高了这些模型的精确度、灵敏度和可操作性；

g、目前新材料行业和产业的数据共享的壁垒一直没有打通，无法促进整个新材料产业的新发展，而本发明通过大数据平台的建立和共享，能集中优质资源，攻坚克难，真正做到创新避免重复劳动，真正做到符合市场需求；

h、目前新材料行业和产业没有专门的知识产权和投融资大数据平台，本发明的大数据平台中有各种新材料中专利、商标、论文、版权、著作权等方面的内容，同时也促进了相关知识产权运营的便利；同时还有各新材料项目的信息，促进了投资融资的对接，有效带动实业发展。

i、目前新材料行业和产业基本都是闭门造车，很少拿出真正的问题互联网规模化地、权威性地、科学性地、有效性地进行讨论和解决；本发明着重解决产业界这种僵化的习惯，调动了大家互联网讨论的积极性，同时也保证了问题得到真正的解决。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。