[发明专利]一种基于标签数据在线迭代计算的工业数据优化系统

权利要求书

1.一种基于标签数据在线迭代计算的工业数据优化系统，其特征在于，包括基础标签和模型配置模块、工业数据采集模块、标签数据存储模块、在线迭代计算模块、标签数据归档计算模块、系统优化度评估模块、人机交互UI模块；标签数据存储模块与标准的关系数据库系统、基础标签和模型配置模块、系统优化度评估模块、标签数据归档计算模块、在线迭代计算模块相连，在线迭代计算模块与标签数据归档计算模块、标签数据存储模块、工业数据采集模块、人机UI模块连接，主要执行实时数据的在线计算，在线计算的结果送到标签数据存储模块进行存储；基础标签和模型配置模块分别和标签数据存储模块与数据库系统连接，对标签配置信息进行建模和管理，并为标签数据存储模块提供标签配置信息；系统优化度评估模块和标签数据存储模块连接，从标签数据存储模块获取历史工业数据进行执行统计计算，根据评估阀值对系统优化度进行计算和评价，得到最优的工艺设备参数值信息后再返回给标签数据存储模块进行存储；标签数据归档计算模块与标签数据存储模块和在线迭代计算模块连接，从在线迭代计算模块获取最新的实时数据，按照数据归档需求进行计算，计算结果通过标签数据存储模块存储到数据库系统；在线迭代计算模块和工业数据采集模块连接，工业数据采集模块和基础自动化系统和人机UI模块连接，在线迭代计算模块获取对应自动化标签最新的取值进行最优化计算，然后优化计算结果有两个流向，一个流向是送入人机UI模块用于在线展示，一个流向是送入工业数据采集模块后向对应的控制系统发送优化参数和控制命令，可以用于对相关工艺设备的最优化参数进行调优和控制；工业数据采集模块与在线迭代计算模块和基础自动化系统进行连接，负责数据的过滤、采集和转发，充当的是一种中介的角色；所有这些模块集中或者独立部署在工业计算机网络中的一台和多台计算机上，所有模块通过进程间和网络通讯协议进行通讯。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，基础标签和模型配置模块的功能是根据过程自动化的模型特征，建立离散化标签系统和自动化模型元素之间的映射关系和处理流程相互关系，然后形成标签数据的物理存储结构。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，系统建模的时候，我们将工业应用系统的所有数据抽象为层次化的树结构，将系统的所有对象的属性对象上的信息抽象为一个系统属性树上的多个节点，通过属性的绝对路径确定属性的位置，每个基础的属性都与一个工业传感器相关联，在系统数据传递的时候，可以从自动化系统的采集标签通过属性树节点一级级反馈,逐级计算；系统约束信息，包括时间约束、属性约束、事件约束,系统也定义标签与系统约束信息对应，包括过滤器型标签用于满足属性约束过滤计算、定时器、触发器型标签满足系统的时间约束和事件约束需求；另外，在标签树上还定义了特征值标签，特征值标签代表系统的特征值，与特定的数学模型有关，是在系统建模的时候根据数学模型将系统的主要变量信息根据系统的问题做了特征值的抽取和定义，通过实时计算特征值可以实现对系统整体优化度的评估。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，标签存储模块负责管理所有标签的数据读写功能，标签的存储配置描述了标签的存储频率、存储时长、存储位置、压缩比、访问率等特性信息，在标签存储系统初始化的时候会在内存中建立了一个标签基本表到数据存储位置的映射关系，这个存储信息可以随着系统数据量的增加进行优化；在存储策略上，标签存储模块采用一种基于分布式集群下的按照数据量平衡存储的多数据表存储和分表策略，首先根据系统标签的特征，将标签的存储按照业务要求进行分类，常见的分类包括物料/能源生产消耗信息，设备参数、实时趋势、事件、消息、属性,然后对于每种类型的标签，结合标签的存储频率、存储时长、压缩比率、访问频率等信息，建立数据存储集群和分表策略，将存储标签和存储数据的计算机节点、存储数据文件、内部的存储表信息建立映射关系,要求是在充分利用各个计算机上的存储资源的前提下，保证系统存储的数据容量和访问负荷接近平衡，为了容灾的需求，每个实时存储信息包括多个备份，并且允许在运行过程中对数据存储进行动态优化，部分点的全部或者某个时间段的存储数据在全局的存储空间进行移动；另外，允许数据根据应用的不同、存储周期的不同存储在不同速度的存储介质上，部分点设置常驻内存特性，在计算机硬盘上建立实时数据和存储缓存文件的对应关系，提高访问性能。