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      基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3D數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng)

      文檔序號(hào):40134465發(fā)布日期:2024-11-29 15:19閱讀:24來源:國(guó)知局
      基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3D數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng)

      本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保,具體涉及基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng)。


      背景技術(shù):

      1、汽車整車制造過程中需要消耗水、電、天然氣等能源,而涂裝作為整車制造過程中很重要的工序和生產(chǎn)環(huán)節(jié),其能耗在汽車生產(chǎn)過程中占比最大,能源費(fèi)用占比在70%以上,同時(shí)汽車涂裝生產(chǎn)過程中會(huì)帶來高能耗、廢水、廢氣等環(huán)境問題,這在某種程度上阻礙了汽車生產(chǎn)的發(fā)展,因此我們要及時(shí)采取新型有效的涂裝工藝,保證節(jié)能環(huán)保。

      2、現(xiàn)有技術(shù)中,涂裝工藝在成本及運(yùn)行上耗費(fèi)較大,在應(yīng)用上噴涂的控制系統(tǒng)存在開機(jī)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、無法實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、損耗大量的能源、系統(tǒng)無法快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),因此,噴涂工藝需要減少能耗,汽車行業(yè)涂料的整體環(huán)保水平仍有待提高。


      技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

      1、本發(fā)明目的是提供基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),以解決現(xiàn)有技術(shù)中開機(jī)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、無法實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、損耗大量的能源、系統(tǒng)無法快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的技術(shù)問題。

      2、基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫、新風(fēng)子系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)和新型解耦網(wǎng)絡(luò),新型解耦網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)并分別對(duì)應(yīng)新風(fēng)子系統(tǒng)和循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng);所述新型解耦網(wǎng)絡(luò)用于指導(dǎo)控制新風(fēng)子系統(tǒng)和循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)二者運(yùn)行的參數(shù),控制噴漆室的環(huán)境參數(shù)達(dá)到生產(chǎn)要求的數(shù)值;新型解耦網(wǎng)絡(luò)采用有獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制reward的訓(xùn)練方式,訓(xùn)練時(shí),對(duì)新型解耦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多次迭代訓(xùn)練,并通過歸一化的操作,將獎(jiǎng)勵(lì)值控制在設(shè)定范圍內(nèi)。

      3、優(yōu)選的,所述新型解耦網(wǎng)絡(luò)包括環(huán)境調(diào)節(jié)模塊,所述環(huán)境調(diào)節(jié)模塊根據(jù)輸入的調(diào)節(jié)動(dòng)作操作執(zhí)行裝置完成環(huán)境調(diào)節(jié);首先進(jìn)行不同因素與環(huán)境調(diào)節(jié)模塊的調(diào)節(jié)效果間的關(guān)系分析:之后對(duì)新風(fēng)子系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)二者的各個(gè)屬性進(jìn)行線性關(guān)系分析,基于清洗完成后的數(shù)據(jù)繪制每分鐘時(shí)間序列折線圖,以顯示兩個(gè)子系統(tǒng)若干次開機(jī)期間的數(shù)據(jù),再通過皮爾遜線性相關(guān)系數(shù)和熱力圖方式對(duì)比查看開機(jī)期間的數(shù)據(jù)中多個(gè)特征的相似度。

      4、優(yōu)選的,通過對(duì)新風(fēng)子系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)二者的各個(gè)屬性間相關(guān)性熱力圖的分析確定下列相關(guān)性:新風(fēng)子系統(tǒng):第二位置環(huán)境參數(shù)與設(shè)定環(huán)境參數(shù)相關(guān)性較大,同時(shí),各個(gè)時(shí)間段之間第二位置環(huán)境參數(shù)與其他屬性相關(guān)性差距比較大,且沒有辦法直接獲得屬性影響程度,需要訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輔助擬合;循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng):設(shè)定溫度始終沒有變化,循環(huán)風(fēng)空調(diào)的進(jìn)風(fēng)已經(jīng)符合需求,因此在整個(gè)調(diào)節(jié)過程中存在的可控單元單一,第一位置環(huán)境參數(shù)與第二位置環(huán)境參數(shù)相關(guān)性較大,出風(fēng)口溫度與冷水閥開度也具有相關(guān)性。

      5、優(yōu)選的,每一秒采集的數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù),空調(diào)的瞬時(shí)功率與相應(yīng)環(huán)境參數(shù)符合泊松分布,基于每一秒采集的瞬時(shí)功率的數(shù)據(jù)得到了每一秒空調(diào)的瞬時(shí)功率的概率分布,通過離散傅里葉變換,從時(shí)域變換到頻域上,得出空調(diào)在不同頻率下瞬時(shí)功率的分布情況,并求出功率譜密度,在應(yīng)用所述新型解耦網(wǎng)絡(luò)的前后分別計(jì)算功率譜密度,以確定能耗和開機(jī)時(shí)間的變化關(guān)系。

      6、優(yōu)選的,開機(jī)期間的數(shù)據(jù)按參數(shù)類型包括環(huán)境參數(shù)和設(shè)備參數(shù)。所述環(huán)境參數(shù)包括第一位置環(huán)境參數(shù)、設(shè)定環(huán)境參數(shù)和第二位置環(huán)境參數(shù);所述第一位置環(huán)境參數(shù)為進(jìn)風(fēng)口處采集的環(huán)境參數(shù),所述第二位置環(huán)境參數(shù)為出風(fēng)口處采集的環(huán)境參數(shù),設(shè)定環(huán)境參數(shù)則對(duì)應(yīng)采集的環(huán)境參數(shù),每種環(huán)境參數(shù)至少包括有第一類參數(shù)和第二類參數(shù)。

      7、優(yōu)選的,所述新型解耦網(wǎng)絡(luò)還包括基于策略和評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)模型和環(huán)境參數(shù)解耦模塊,所述環(huán)境參數(shù)解耦模塊用于將數(shù)據(jù)庫中的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦得到環(huán)境參數(shù)的每一類,包括第一類參數(shù)和第二類參數(shù);所述基于策略和評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)模型與環(huán)境參數(shù)的每一類一一對(duì)應(yīng),環(huán)境參數(shù)的每一類均屬于狀態(tài)變量并被輸入到相應(yīng)的基于策略和評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)模型,狀態(tài)變量經(jīng)tanh函數(shù)激活得到均值mean,經(jīng)softplus函數(shù)激活得到方差var,通過對(duì)均值mean和方差var二者采樣融合得到相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作,該網(wǎng)絡(luò)模型基于獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的指導(dǎo)對(duì)調(diào)節(jié)動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整。

      8、優(yōu)選的,通過環(huán)境調(diào)節(jié)模塊控制性能關(guān)系分析和對(duì)各個(gè)屬性進(jìn)行線性關(guān)系分析,并結(jié)合對(duì)能耗、開機(jī)時(shí)間的計(jì)算能夠得到:當(dāng)噴漆室的溫度環(huán)境在20-24℃內(nèi)、濕度環(huán)境在50%-55%內(nèi)、熱損耗在400-1200j內(nèi)、過濾空氣損失在360-540j內(nèi)、熱空調(diào)過濾壓差在30-40pa內(nèi)、熱水閥開度在32-34%范圍內(nèi),冷水閥開度在0-10%范圍內(nèi),環(huán)境調(diào)節(jié)模塊的調(diào)節(jié)效果最優(yōu)。

      9、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、該方案采用基于策略和評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)模型+環(huán)境調(diào)節(jié)模型的算法,并設(shè)計(jì)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制reward的訓(xùn)練方式,提高了模型的實(shí)時(shí)性,從而達(dá)到減少開機(jī)時(shí)間與耗能的目的。

      10、2、該方案通過環(huán)境參數(shù)的解耦模塊,完成以多類參數(shù)數(shù)據(jù)的同步控制最終得到一個(gè)高效穩(wěn)定的環(huán)境調(diào)節(jié)模型,提高了控制的準(zhǔn)確度與響應(yīng)時(shí)間,避免因頻繁調(diào)節(jié)溫濕度帶來的能耗損失。

      11、3、使用主流的大數(shù)據(jù)技術(shù)(hadoop、kafka等),實(shí)時(shí)采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù),并建立可視化系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分析模型各指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比及展示,便于實(shí)時(shí)操作與處理。從而對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)整。

      12、4、使用3d可視化建模技術(shù),對(duì)實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)景進(jìn)行建模設(shè)計(jì),最終實(shí)現(xiàn)對(duì)車身噴涂工藝流程進(jìn)行全方位的3d展示。便于管理者精準(zhǔn)掌控園區(qū)全域,精細(xì)化調(diào)度和高效運(yùn)維,為將來的制造業(yè)云端化、智能化打下了基礎(chǔ)。

      13、5、使用微信開發(fā)者工具開發(fā)噴涂車間智慧監(jiān)控小程序,便捷地實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的移動(dòng)化、云端化和大眾化應(yīng)用。



      技術(shù)特征:

      1.基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),其特征在于:包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫、新風(fēng)子系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)和新型解耦網(wǎng)絡(luò),新型解耦網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)并分別對(duì)應(yīng)新風(fēng)子系統(tǒng)和循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng);所述新型解耦網(wǎng)絡(luò)用于指導(dǎo)控制新風(fēng)子系統(tǒng)和循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)二者運(yùn)行的參數(shù),控制噴漆室的環(huán)境參數(shù)達(dá)到生產(chǎn)要求的數(shù)值;新型解耦網(wǎng)絡(luò)采用有獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制reward的訓(xùn)練方式,訓(xùn)練時(shí),對(duì)新型解耦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多次迭代訓(xùn)練,并通過歸一化的操作,將獎(jiǎng)勵(lì)值控制在設(shè)定范圍內(nèi)。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),其特征在于:所述新型解耦網(wǎng)絡(luò)包括環(huán)境調(diào)節(jié)模塊,所述環(huán)境調(diào)節(jié)模塊根據(jù)輸入的調(diào)節(jié)動(dòng)作操作執(zhí)行裝置完成環(huán)境調(diào)節(jié);首先進(jìn)行不同因素與環(huán)境調(diào)節(jié)模塊的調(diào)節(jié)效果間的關(guān)系分析:之后對(duì)新風(fēng)子系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)二者的各個(gè)屬性進(jìn)行線性關(guān)系分析,基于清洗完成后的數(shù)據(jù)繪制每分鐘時(shí)間序列折線圖,以顯示兩個(gè)子系統(tǒng)若干次開機(jī)期間的數(shù)據(jù),再通過皮爾遜線性相關(guān)系數(shù)和熱力圖方式對(duì)比查看開機(jī)期間的數(shù)據(jù)中多個(gè)特征的相似度。

      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),其特征在于:通過對(duì)新風(fēng)子系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)二者的各個(gè)屬性間相關(guān)性熱力圖的分析確定下列相關(guān)性:新風(fēng)子系統(tǒng):第二位置環(huán)境參數(shù)與設(shè)定環(huán)境參數(shù)相關(guān)性較大,同時(shí),各個(gè)時(shí)間段之間第二位置環(huán)境參數(shù)與其他屬性相關(guān)性差距比較大,且沒有辦法直接獲得屬性影響程度,需要訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輔助擬合;循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng):設(shè)定溫度始終沒有變化,循環(huán)風(fēng)空調(diào)的進(jìn)風(fēng)已經(jīng)符合需求,因此在整個(gè)調(diào)節(jié)過程中存在的可控單元單一,第一位置環(huán)境參數(shù)與第二位置環(huán)境參數(shù)相關(guān)性較大,出風(fēng)口溫度與冷水閥開度也具有相關(guān)性。

      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),其特征在于:每一秒采集的數(shù)據(jù)為離散數(shù)據(jù),空調(diào)的瞬時(shí)功率與相應(yīng)環(huán)境參數(shù)符合泊松分布,基于每一秒采集的瞬時(shí)功率的數(shù)據(jù)得到了每一秒空調(diào)的瞬時(shí)功率的概率分布,通過離散傅里葉變換,從時(shí)域變換到頻域上,得出空調(diào)在不同頻率下瞬時(shí)功率的分布情況,并求出功率譜密度,在應(yīng)用所述新型解耦網(wǎng)絡(luò)的前后分別計(jì)算功率譜密度,以確定能耗和開機(jī)時(shí)間的變化關(guān)系。

      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),其特征在于:開機(jī)期間的數(shù)據(jù)按參數(shù)類型包括環(huán)境參數(shù)和設(shè)備參數(shù)。所述環(huán)境參數(shù)包括第一位置環(huán)境參數(shù)、設(shè)定環(huán)境參數(shù)和第二位置環(huán)境參數(shù);所述第一位置環(huán)境參數(shù)為進(jìn)風(fēng)口處采集的環(huán)境參數(shù),所述第二位置環(huán)境參數(shù)為出風(fēng)口處采集的環(huán)境參數(shù),設(shè)定環(huán)境參數(shù)則對(duì)應(yīng)采集的環(huán)境參數(shù),每種環(huán)境參數(shù)至少包括有第一類參數(shù)和第二類參數(shù)。

      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),其特征在于:所述新型解耦網(wǎng)絡(luò)還包括基于策略和評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)模型和環(huán)境參數(shù)解耦模塊,所述環(huán)境參數(shù)解耦模塊用于將數(shù)據(jù)庫中的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦得到環(huán)境參數(shù)的每一類,包括第一類參數(shù)和第二類參數(shù);所述基于策略和評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)模型與環(huán)境參數(shù)的每一類一一對(duì)應(yīng),環(huán)境參數(shù)的每一類均屬于狀態(tài)變量并被輸入到相應(yīng)的基于策略和評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)模型,狀態(tài)變量經(jīng)tanh函數(shù)激活得到均值mean,經(jīng)softplus函數(shù)激活得到方差var,通過對(duì)均值mean和方差var二者采樣融合得到相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作,該網(wǎng)絡(luò)模型基于獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的指導(dǎo)對(duì)調(diào)節(jié)動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整。

      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3d數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),其特征在于:通過環(huán)境調(diào)節(jié)模塊控制性能關(guān)系分析和對(duì)各個(gè)屬性進(jìn)行線性關(guān)系分析,并結(jié)合對(duì)能耗、開機(jī)時(shí)間的計(jì)算能夠得到:當(dāng)噴漆室的溫度環(huán)境在20-24℃內(nèi)、濕度環(huán)境在50%-55%內(nèi)、熱損耗在400-1200j內(nèi)、過濾空氣損失在360-540j內(nèi)、熱空調(diào)過濾壓差在30-40pa內(nèi)、熱水閥開度在32-34%范圍內(nèi),冷水閥開度在0-10%范圍內(nèi),環(huán)境調(diào)節(jié)模塊的調(diào)節(jié)效果最優(yōu)。


      技術(shù)總結(jié)
      本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域,公開了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)下的3D數(shù)據(jù)可視化汽車噴涂工藝節(jié)能系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫、新風(fēng)子系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)和新型解耦網(wǎng)絡(luò),新型解耦網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)并分別對(duì)應(yīng)新風(fēng)子系統(tǒng)和循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng);所述新型解耦網(wǎng)絡(luò)用于指導(dǎo)控制新風(fēng)子系統(tǒng)和循環(huán)風(fēng)子系統(tǒng)二者運(yùn)行的參數(shù),控制噴漆室的環(huán)境參數(shù)達(dá)到生產(chǎn)要求的數(shù)值;新型解耦網(wǎng)絡(luò)采用有獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制Reward的訓(xùn)練方式,訓(xùn)練時(shí),對(duì)新型解耦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多次迭代訓(xùn)練,并通過歸一化的操作,將獎(jiǎng)勵(lì)值控制在設(shè)定范圍內(nèi)。本發(fā)明提高了控制的準(zhǔn)確度與響應(yīng)時(shí)間,減少環(huán)境參數(shù)的波動(dòng),避免因頻繁調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)帶來的能耗損失,達(dá)到耗能少的目的。

      技術(shù)研發(fā)人員:方強(qiáng)龍,汪怡,馬孟可,袁聰,周鈺茹
      受保護(hù)的技術(shù)使用者:安徽信息工程學(xué)院
      技術(shù)研發(fā)日:
      技術(shù)公布日:2024/11/28
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