一种面向智能棉纺生产的CPS架构的制作方法

文档序号:12125792阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于,包括四层CPS框架结构,分别为:

1、物理世界——感知实体层

感知实体层是构成CPS的基础,通过感知实体层感知物理世界的每个实体;

2、互联互通——连接通信层

连接通信层是物理世界到达信息世界的通道;将各类传感设备部署到原材料或者是生产设备的关键部位,通过传感设备获得被检测对象的各类数据;同时传感设备将物理世界中的所有实体连接到一个网络中,行成一个基于生产车间的物联网或者是无线局域网;通过所述网络将物理世界所有实体的各种数据按一定的通信协议传输到信息世界;

3、信息世界——知识融合层

知识融合层是一个中心层,其融合所有棉纺生产周期所需资源及环境的大数据,实现数据信息化,并通过数据相关性分析,建立数字孪生模型;

4、控制服务——决策控制层

决策控制层是一个核心层,通过对可靠数据的深入挖掘,形成了基于棉纺生产的知识;根据认知的结果,确定各种控制决策,发送控制指令,指挥物理世界的各个实体协同工作。

2.如权利要求1所述的一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于:所述物理世界指生产车间里各类物理实体,包括机器、设备、每个工序的原材料、能源、环境、操作人员。

3.如权利要求1所述的一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于:每次生产周期内,所述物理世界的每个物理实体都会产生大量数据;棉纺生产过程是一个连续的制造过程,数据的产生不是孤立的,是相关的;在生产周期内,采集各资源要素的全部数据以及资源要素之间相关的数据。

4.如权利要求1或3所述的一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于:在一次生产周期内的数据有:

实体属性数据,指能识别实体的属性数据;

实体的工作状态数据,指能反映生产周期内实体的工作状态、健康状况和运行性能的数据;

实体环境数据,指在生产周内可能影响到实体性能和运行状态的环境数据;

实体的历史数据,指生产周期内对实体,尤其是设备或机器的维护、保养、维修历史数据。

5.如权利要求1或3所述的一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于:对生产周期内的数据采用柔性化的采集方法,即在相同的传感和通信情况下,根据数据的特征自我调节采集的先后次序、数量和频率,做到按需采集,避免数据的过采集造成的数据冗余。

6.如权利要求1所述的一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于:所述传感设备包括传感器、FRID、GPS。

7.如权利要求1所述的一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于:通过M2M技术实现基于智能棉纺生产过程的机器之间的通信;即棉纺生产流程中的任意两台接入到工业互联网中的机器设备,通过部署在设备上的传感设备连接到网络中进行通信。

8.如权利要求1所述的一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于:所述知识融合层包括大数据平台和智能计算两个部分;

大数据平台接收从连接通信层传输过来的海量数据,进行处理,实现大数据融合和信息化;

智能计算利用大数据分析和挖掘技术,实现大数据分析流程和数据相关性解析,生成知识,通过建立数字孪生模型,在信息世界中呈现物理实体。

9.如权利要求8所述的一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于:所述海量数据包括有效的数据和无效数据,首先去除无效数据;有效数据包括结构化数据、非结构化数据和半结构化数据,将非结构化数据和半结构化数据转化为结构化数据,将不同结构的数据融合到一起,实现大数据的融合和信息化。

10.如权利要求1所述的一种面向智能棉纺生产的CPS架构,其特征在于:在棉纺生产过程中,控制决策包括:物流路线规划、生产过程优化、产品质量控制、设备故障诊断、生产计划调整、个人能力提升。

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