利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024104390397
申请人: 山东工程职业技术大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种MODBUS数据处理及存储系统,其特征在于:所述系统包括数据接收模块、数据解码模块、数据分析模块、异常检测模块、预测控制模块、数据存储模块、数据同步模块、用户界面模块;

所述数据接收模块基于MODBUS协议,采用实时数据流接收技术收集工业设备数据,生成原始数据流;

所述数据解码模块基于原始数据流,采用自适应神经网络进行数据解码,生成解码数据;

所述数据分析模块基于解码数据,运用时间序列分析和深度学习模型进行数据深度分析,生成分析结果;

所述异常检测模块基于分析结果,应用异常检测算法识别异常模式,生成异常报告;

所述预测控制模块基于异常报告和分析结果,利用模型预测控制理论预测数据趋势,生成优化处理策略;

所述数据存储模块基于优化处理策略,运用分布式数据库管理系统存储处理过的数据,生成存储数据;

所述数据同步模块基于存储数据,应用数据同步和一致性机制,同步数据至云端和边缘设备,生成同步数据;

所述用户界面模块基于同步数据,提供用户界面展示数据分析和异常检测结果,生成用户交互界面;

所述原始数据流包括传感器信号、设备状态数据和操作日志,所述解码数据具体为标准化格式的传感器读数和操作指令,所述分析结果包括关键性能指标、操作效率分析和设备使用模式,所述异常报告包括识别的设备故障、数据偏差和性能下降,所述优化处理策略包括预防性维护计划、性能优化方案和资源分配调整,所述存储数据包括加工后测量数据、历史趋势记录和操作日志,所述同步数据为多节点间的数据一致性验证和实时更新,所述用户交互界面包括数据图表、操作反馈和系统警报;

所述数据接收模块包括数据采集子模块、协议解析子模块、实时接收子模块;

所述数据采集子模块基于MODBUS协议,采用传感器数据采集技术,收集工业设备的实时数据,生成传感器数据;

所述协议解析子模块基于传感器数据,应用MODBUS协议解析算法,解析数据格式,生成解析后数据;

所述实时接收子模块基于解析后数据,运用实时数据接收技术,实时接收并处理数据流,生成原始数据流;

所述数据采集技术包括模拟‑数字转换ADC、信号放大和噪声过滤处理,所述协议解析算法包括数据帧解构、校验和计算和指令集映射,所述实时数据接收技术包括数据包缓冲管理、实时数据流处理和错误处理机制;

所述数据解码模块包括神经网络训练子模块、模式识别子模块、解码处理子模块;

所述神经网络训练子模块基于原始数据流,利用自适应神经网络进行深度学习模型训练,生成训练模型;

所述模式识别子模块基于训练模型,应用模式识别算法,识别数据中的模式,生成识别数据模式;

所述解码处理子模块基于识别数据模式,使用解码处理技术,转换数据为标准格式,生成解码数据;

所述自适应神经网络训练包括反向传播算法、梯度下降优化和特征自动提取,所述模式识别算法包括支持向量机、主成分分析和聚类算法,所述解码处理技术包括数据格式标准化、编码转换和数据校正算法;

所述数据分析模块包括时间序列分析子模块、深度学习子模块、数据挖掘子模块;

所述时间序列分析子模块基于解码数据,采用时间序列分析方法,进行数据分析,生成时间序列分析结果;

所述深度学习子模块基于时间序列分析结果,利用深度学习技术,提取深层次数据特征,生成深度学习分析结果;

所述数据挖掘子模块基于深度学习分析结果,应用数据挖掘技术,发掘数据中的关键信息,生成分析结果;

所述时间序列分析方法包括自回归移动平均模型、季节性趋势分解和预测模型构建,所述深度学习技术包括循环神经网络、长短期记忆网络以及特征自动识别,所述数据挖掘技术包括关联规则挖掘、聚类分析和分类算法;

所述预测控制模块包括趋势预测子模块、控制策略子模块、资源调配子模块;

所述趋势预测子模块基于异常报告和分析结果,采用时间序列分析技术,进行趋势预测,生成趋势预测结果;

所述控制策略子模块基于趋势预测结果,运用模型预测控制理论,制定控制策略,生成控制策略结果;

所述资源调配子模块基于控制策略结果,实施资源优化分配技术,以最大化效率,生成优化处理策略;

所述时间序列分析技术包括季节性自回归积分滑动平均模型和高斯过程回归,所述模型预测控制理论包括闭环反馈控制、动态系统响应预测和控制参数自适应调整,所述资源优化分配技术包括实时资源需求分析、动态负载平衡和容量规划。

2.根据权利要求1所述的MODBUS数据处理及存储系统,其特征在于:所述异常检测模块包括异常模式识别子模块、实时监控子模块、报告生成子模块;

所述异常模式识别子模块基于分析结果,采用异常检测算法,识别异常的数据模式,生成异常模式识别结果;

所述实时监控子模块基于异常模式识别结果,实施实时数据监控,保持对数据流的持续观察,生成实时监控结果;

所述报告生成子模块基于实时监控结果,采用报告生成技术,整理并生成异常报告;

所述异常检测算法包括孤立森林算法、主成分分析和异常点标记,所述实时监控包括连续数据流监控、关键性能指标实时跟踪和动态预警系统,所述报告生成技术包括数据可视化工具、故障模式分析和维护策略方案。

3.根据权利要求1所述的MODBUS数据处理及存储系统,其特征在于:所述数据存储模块包括数据压缩子模块、分布式存储子模块、安全备份子模块;

所述数据压缩子模块基于优化处理策略,应用数据压缩算法,优化存储空间利用,生成压缩数据结果;

所述分布式存储子模块基于压缩数据结果,利用分布式存储技术,存储数据,生成分布式存储结果;

所述安全备份子模块基于分布式存储结果,执行弹性数据备份和恢复策略,生成存储数据;

所述数据压缩算法包括差分编码、哈夫曼编码和数据块压缩技术,所述分布式存储技术包括分布式哈希表、副本管理和数据一致性协议,所述数据备份策略包括多级备份体系、数据冗余存储和快照技术。

4.根据权利要求1所述的MODBUS数据处理及存储系统,其特征在于:所述数据同步模块包括云同步子模块、边缘同步子模块、数据一致性子模块;

所述云同步子模块基于存储数据,采用增量同步和数据压缩技术,同步数据至云端,生成云同步数据;

所述边缘同步子模块基于云同步数据,利用差异化数据更新技术,进行边缘设备数据同步,生成边缘同步数据;

所述数据一致性子模块基于边缘同步数据,实行强一致性维护策略,保持数据在所有节点间的一致性,生成同步数据;

所述增量同步技术包括变更数据捕获和压缩数据传输,所述差异化数据更新技术包括仅同步变更部分的数据和边缘设备的数据校验机制,所述强一致性维护策略包括分布式锁机制、一致性哈希算法和多版本并发控制。

5.根据权利要求1所述的MODBUS数据处理及存储系统,其特征在于:所述用户界面模块包括数据可视化子模块、交互设计子模块、报警系统子模块;

所述数据可视化子模块基于同步数据,运用交互式数据可视化技术,展示数据分析结果,生成用户交互界面;

所述交互设计子模块基于用户交互界面,采用人机交互原则,提升界面的使用便利性,生成优化用户交互界面;

所述报警系统子模块基于用户交互界面,集成智能报警机制,对关键数据和事件进行即时提醒,生成强化用户交互界面;

所述交互式数据可视化技术包括动态图表渲染、数据驱动的视图生成和用户定制化仪表板,所述人机交互原则包括界面布局设计、响应式交互逻辑和访问功能,所述智能报警机制包括基于规则的事件触发、实时消息推送和紧急情况响应计划。