本發(fā)明涉及礦用控制器領(lǐng)域，特別是一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、礦山機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程控制已成為現(xiàn)代礦業(yè)開(kāi)采的重要組成部分。其中，礦用隔爆型plc（可編程邏輯控制器）設(shè)備以其卓越的性能和可靠性，在礦山自動(dòng)化控制系統(tǒng)中占據(jù)了核心地位。再者遠(yuǎn)程控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為礦山機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程控制提供了有力支持。然而，礦山環(huán)境的特殊性使得礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，礦山環(huán)境惡劣，存在高溫、高濕、高粉塵等不利因素，對(duì)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高要求。其次，礦山機(jī)械設(shè)備種類(lèi)繁多，控制需求各異，因此如何針對(duì)礦用設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)遠(yuǎn)程控制，并且在惡劣環(huán)境中能長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行是現(xiàn)階段亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制方法及系統(tǒng)。

2、實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案為，進(jìn)一步，在上述一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制方法中，該遠(yuǎn)程控制方法包括以下步驟：

3、獲取系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息，基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息傳輸至控制中心；

4、對(duì)所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息；

5、基于gan生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)建立gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型，在所述礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型中添加雙層lstm長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)，得到lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型；

6、將所述識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息輸入至所述lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型中進(jìn)行識(shí)別，得到礦用設(shè)備狀態(tài)；

7、判斷所述礦用設(shè)備狀態(tài)是否異常，若異常則生成預(yù)警指令并分析異常原因，根據(jù)異常原因生成plc設(shè)備調(diào)整指令，根據(jù)所述plc設(shè)備調(diào)整指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

8、進(jìn)一步，在上述一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制方法中，所述獲取系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息，基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息傳輸至控制中心，包括：

9、通過(guò)地面控制中心、井下隔爆型plc設(shè)備、專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)和安全網(wǎng)關(guān)建立遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)；

10、所述地面控制中心用于發(fā)出控制指令和接收plc設(shè)備的實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息；

11、井下隔爆型plc設(shè)備內(nèi)置隔爆外殼，并集成高性能處理器和通訊模塊，所述專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)；

12、對(duì)采集的數(shù)據(jù)和指令進(jìn)行傳輸時(shí)利用tls協(xié)議進(jìn)行加密，同時(shí)在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)施aes加密。

13、進(jìn)一步，在上述一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制方法中，所述對(duì)所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息，包括：

14、每隔300min獲取1次實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息，所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息至少包括設(shè)備溫度數(shù)據(jù)、設(shè)備壓力數(shù)據(jù)、設(shè)備電流數(shù)據(jù)、設(shè)備電壓數(shù)據(jù)和設(shè)備故障代碼；

15、對(duì)所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息中的缺失值進(jìn)行填充，得到第一礦用plc設(shè)備信息；

16、利用z-score統(tǒng)計(jì)方法對(duì)所述第一礦用plc設(shè)備信息中的異常值檢測(cè)，并刪除異常值，得到第二礦用plc設(shè)備信息；

17、利用中值濾波算法對(duì)所述第二礦用plc設(shè)備信息進(jìn)行濾波處理后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息。

18、進(jìn)一步，在上述一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制方法中，所述基于gan生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)建立gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型，在所述礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型中添加雙層lstm長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)，得到lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型，包括：

19、基于gan生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)建立gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型，所述gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型至少包括生成器和判別器；

20、在所述礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型中添加雙層lstm長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)，雙層lstm網(wǎng)絡(luò)的隱藏層輸出由前向和后向隱藏層輸出序列疊加，利用雙層lstm網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)正反向輸出求解；

21、用梯度下降法對(duì)判別網(wǎng)絡(luò)和生成網(wǎng)絡(luò)交替迭代，利用auc指標(biāo)在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模型上對(duì)每一輪訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，得到lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型。

22、進(jìn)一步，在上述一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制方法中，所述將所述識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息輸入至所述lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型中進(jìn)行識(shí)別，得到礦用設(shè)備狀態(tài)，包括：

23、對(duì)所述識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息在訓(xùn)練進(jìn)行數(shù)據(jù)分割，訓(xùn)練集和驗(yàn)證集比例設(shè)置為8：2；

24、設(shè)置所述lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型的迭代次數(shù)=300次，前200輪次凍結(jié)主干網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，batchsize設(shè)置為16，后100輪次解凍訓(xùn)練，batchsize設(shè)置為8；

25、訓(xùn)練過(guò)程中采用adam優(yōu)化器，學(xué)習(xí)率動(dòng)態(tài)調(diào)整，初始設(shè)置為0.001，在驗(yàn)證損失趨于平衡時(shí)結(jié)束訓(xùn)練，得到礦用設(shè)備狀態(tài)。

26、進(jìn)一步，在上述一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制方法中，所述判斷所述礦用設(shè)備狀態(tài)是否異常，若異常則生成預(yù)警指令并分析異常原因，根據(jù)異常原因生成plc設(shè)備調(diào)整指令，根據(jù)所述plc設(shè)備調(diào)整指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，包括：

27、基于歷史數(shù)據(jù)和設(shè)備手冊(cè)，為各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)設(shè)定正常工作范圍的閾值，根據(jù)閾值判斷所述礦用設(shè)備狀態(tài)是否異常；

28、根據(jù)異常參數(shù)的具體情況生成預(yù)警指令，所述預(yù)警指令至少包括異常類(lèi)型、異常程度、發(fā)生時(shí)間；

29、通過(guò)礦井內(nèi)的通訊網(wǎng)絡(luò)，將所述預(yù)警指令即時(shí)推送至系統(tǒng)、控制室操作員和維護(hù)團(tuán)隊(duì)；

30、分析異常數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備工作原理和歷史故障案例，識(shí)別故障模式，根據(jù)異常原因生成plc設(shè)備調(diào)整指令，所述調(diào)整指令至少包括調(diào)整運(yùn)行參數(shù)、執(zhí)行維護(hù)程序、啟動(dòng)備用系統(tǒng)；

31、設(shè)計(jì)緊急停機(jī)機(jī)制，當(dāng)監(jiān)測(cè)到極端危險(xiǎn)情況時(shí)，無(wú)論當(dāng)前控制指令為何種狀態(tài)，plc立即執(zhí)行安全停機(jī)操作。

32、進(jìn)一步，在一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)包括以下模塊：

33、設(shè)備信息獲取模塊，用于獲取系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息，基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息傳輸至控制中心；

34、設(shè)備信息處理模塊，用于對(duì)所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息；

35、狀態(tài)模型建立模塊，用于基于gan生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)建立gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型，在所述礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型中添加雙層lstm長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)，得到lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型；

36、設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模塊，用于將所述識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息輸入至所述lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型中進(jìn)行識(shí)別，得到礦用設(shè)備狀態(tài)；

37、設(shè)備預(yù)警調(diào)整模塊，用于判斷所述礦用設(shè)備狀態(tài)是否異常，若異常則生成預(yù)警指令并分析異常原因，根據(jù)異常原因生成plc設(shè)備調(diào)整指令，根據(jù)所述plc設(shè)備調(diào)整指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

38、進(jìn)一步，在一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，所述設(shè)備信息處理模塊包括子模塊：

39、獲取子模塊，用于每隔300min獲取1次實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息，所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息至少包括設(shè)備溫度數(shù)據(jù)、設(shè)備壓力數(shù)據(jù)、設(shè)備電流數(shù)據(jù)、設(shè)備電壓數(shù)據(jù)和設(shè)備故障代碼；

40、填充子模塊，用于對(duì)所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息中的缺失值進(jìn)行填充，得到第一礦用plc設(shè)備信息；

41、刪除子模塊，用于利用z-score統(tǒng)計(jì)方法對(duì)所述第一礦用plc設(shè)備信息中的異常值檢測(cè)，并刪除異常值，得到第二礦用plc設(shè)備信息；

42、得到子模塊，用于利用中值濾波算法對(duì)所述第二礦用plc設(shè)備信息進(jìn)行濾波處理后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息。

43、進(jìn)一步，在一種礦用隔爆型plc設(shè)備的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，所述狀態(tài)模型建立模塊包括子模塊：

44、數(shù)據(jù)分割子模塊，用于對(duì)所述識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息在訓(xùn)練進(jìn)行數(shù)據(jù)分割，訓(xùn)練集和驗(yàn)證集比例設(shè)置為8：2；

45、設(shè)置子模塊，用于設(shè)置所述lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型的迭代次數(shù)=300次，前200輪次凍結(jié)主干網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，batchsize設(shè)置為16，后100輪次解凍訓(xùn)練，batchsize設(shè)置為8；

46、得到子模塊，用于訓(xùn)練過(guò)程中采用adam優(yōu)化器，學(xué)習(xí)率動(dòng)態(tài)調(diào)整，初始設(shè)置為0.001，在驗(yàn)證損失趨于平衡時(shí)結(jié)束訓(xùn)練，得到礦用設(shè)備狀態(tài)。

47、其有益效果在于，通過(guò)獲取系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息，基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息傳輸至控制中心；對(duì)所述實(shí)時(shí)礦用plc設(shè)備信息進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息；基于gan生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)建立gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型，在所述礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型中添加雙層lstm長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)，得到lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型；將所述識(shí)別用礦用plc設(shè)備信息輸入至所述lc-gan礦用設(shè)備狀態(tài)識(shí)別模型中進(jìn)行識(shí)別，得到礦用設(shè)備狀態(tài)；判斷所述礦用設(shè)備狀態(tài)是否異常，若異常則生成預(yù)警指令并分析異常原因，根據(jù)異常原因生成plc設(shè)備調(diào)整指令，根據(jù)所述plc設(shè)備調(diào)整指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整?？梢源_保遠(yuǎn)程控制操作的安全性和可靠性，同時(shí)優(yōu)化了數(shù)據(jù)處理和指令執(zhí)行的效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井環(huán)境的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控和高效管理，在惡劣環(huán)境中就能對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制降低了人工介入的風(fēng)險(xiǎn)。