[发明专利]基于数字孪生的车间环境监测装置及监测方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的车间环境监测装置及监测方法,该系统包含传感及控制模块、集中模块、云平台和应用模块；传感及控制模块负责监测数据的采集及功能控制，传感及控制模块的传感器包括烟雾、温度及湿度，传感及控制模块的控制器包括喷淋器及风扇，ZigBee节点包括单片机系统电路、电池供电电路及外围接口电路；集中模块负责监测数据的收集及上传，设置一个ZigBee节点作为ZigBee协调器，完成ZigBee自组网内各个监测点数据的收集和命令下发；云平台利用OneNET云平台，完成数据的存储及管理，本发明提出了在监测系统中利用深度神经网络模型对监测数据进行处理，从而保证报警的准确性。

技术领域

发明涉及车间监测的领域,尤其涉及基于数字孪生的车间环境监测装置及监测方法。

背景技术

众所周知，工厂车间的环境对工人的健康及工作状态有着很大影响，一个良好的车间工作环境不仅能够防止工人产生各种职业病，还可以改善工人的工作状态。而现如今大多数工厂车间内环境需要从以下几个方面改善：

(1)噪音，吵闹的车间环境噪声，会干扰工人的思维，容易使人精神无法集中，使人产生烦恼的感觉，影响工作效率，妨碍休息和睡眠等，而长期处于这种噪音大的环境下会导致听力下降、失聪、耳鸣、耳聋等症状，并且还常伴有头晕、头痛、神经衰弱、消化不良等症状，从而引发高血压和心血管病。更强的噪声刺激内耳腔前庭，使人头晕目眩、恶心、呕吐，还会引起眼球振动、视觉模糊以及呼吸、脉搏、血压等发生波动。

(2)烟雾粉尘，长期处于烟雾粉尘大的车间环境内，会破坏人体正常的防御功能，引起鼻炎、咽喉炎、肺部疾病等，更为严重者，还会导致金属中毒、肺癌。

(3)明火，车间内明火的发生若不及时扑灭可能会产生火灾，对工厂和工人带来毁灭性的伤害。

(4)温度湿度，车间内过高的温度会导致工人中暑晕眩，以及空气过于干燥、湿度过大都会影响工人的工作效率。

因此，良好的车间工作环境是相当重要的，如何实时、准确地掌控车间环境的变化便成为是企业相关技术人员要解决的难题。

专利CN107168252A公开了一种工厂车间环境监测系统，包括数据采集终端、无线mesh网和监控终端，数据采集终端用于将处理过的环境数据输送至上述的无线mesh网中，该数据采集终端包括数据采集装置、PLC数据处理中心和路由节点，数据采集装置用于测量车间环境参数，包括烟雾传感器、温湿度传感器、噪音探测器和明火探测器，PLC数据处理中心则用于对原始数据进行运算处理，再通过路由节点传输至上述的无线mesh网中，监控终端用于实时显示监测车间环境质量数据。该发明能实时、准确地监测车间环境数据，发现环境数值超标，可以及时采取措施，避免危害车间工人的健康以及影响车间工人的工作效率，且该套监测系统运行成本低、维护方便、监测可靠，值得应用推广。

现有技术中并未提出对车间的检测数据进行怎么样的算法，从而保证报警的准确性。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足,本发明提供基于数字孪生的车间环境监测装置及监测方法。

本发明所采用的技术方案是，该系统包含传感及控制模块、集中模块、云平台和应用模块；

所述传感及控制模块负责监测数据的采集及功能控制，传感及控制模块的传感器包括烟雾、温度及湿度，传感及控制模块的控制器包括喷淋器及风扇，ZigBee节点包括单片机系统电路、电池供电电路及外围接口电路；集中模块负责监测数据的收集及上传，设置一个ZigBee节点作为ZigBee协调器，完成ZigBee自组网内各个监测点数据的收集和命令下发；利用NB-IoT网络与ZigBee协调器进行串口通信，作为ZigBee自组网的网关，负责将数据上传到云平台及控制命令接收；云平台利用OneNET云平台，完成数据的存储及管理；应用模块采用WEB架构，基于OneNET平台提供的API及开发工具，搭建应用终端，远程查看监测数据及远程控制。