本發(fā)明涉及自動化與控制工程，具體為一種數(shù)據(jù)處理裝置遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代信息化社會中，數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)程控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理裝置通常依賴于本地計算資源，執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲、處理和分析任務(wù)，然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)（iot）、云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的迅猛發(fā)展，遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)處理的需求愈加迫切，目前，市場上已有多種遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)處理解決方案，主要包括以下幾類：第一，本地數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)處理速度快、安全性高，但是缺乏遠(yuǎn)程控制能力，需要在本地進(jìn)行操作和維護(hù)，靈活性不足；第二，云端數(shù)據(jù)處理平臺：具備強(qiáng)大的計算資源和存儲能力，支持遠(yuǎn)程訪問，但是需要依賴網(wǎng)絡(luò)連接，存在數(shù)據(jù)傳輸延遲和安全隱患；第三，混合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：結(jié)合了本地和云端的優(yōu)勢，提供了一種折中的解決方案，但是系統(tǒng)復(fù)雜度高，配置和維護(hù)難度大。

2、如中國專利為：cn114397828a的“一種基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)”，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)由遠(yuǎn)程主控pc、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、本地pc上位機(jī)、無線通訊模塊、遠(yuǎn)程執(zhí)行端和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。

3、現(xiàn)有市場上的多種數(shù)據(jù)處理裝置遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，還存在以下缺點(diǎn)：

4、1、系統(tǒng)集成度低：現(xiàn)有解決方案通常將數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)程控制分開，缺乏一體化的集成系統(tǒng)，導(dǎo)致管理復(fù)雜，效率低下；

5、2、安全性問題：隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊手段的不斷升級，現(xiàn)有的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸和存儲安全性方面存在較大隱患，容易受到黑客攻擊和數(shù)據(jù)泄露；

6、3、實(shí)時性和可靠性不足：遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在處理實(shí)時數(shù)據(jù)時，常常受到網(wǎng)絡(luò)延遲和傳輸不穩(wěn)定的影響，難以保證數(shù)據(jù)處理的及時性和系統(tǒng)的可靠性；

7、4、用戶體驗欠佳：許多現(xiàn)有系統(tǒng)的用戶界面設(shè)計復(fù)雜，操作難度大，缺乏直觀性和易用性，對非專業(yè)用戶不友好；

8、5、擴(kuò)展性差：現(xiàn)有系統(tǒng)在面對不斷增長的數(shù)據(jù)量和復(fù)雜的應(yīng)用需求時，常常表現(xiàn)出擴(kuò)展能力不足的問題，難以滿足多樣化的業(yè)務(wù)需求。

9、為了應(yīng)對上述問題和不足，本技術(shù)擬提出一種數(shù)據(jù)處理裝置遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)據(jù)處理裝置遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，以解決上述問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種數(shù)據(jù)處理裝置遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、圖像采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、通信單元、控制單元、顯示單元、數(shù)據(jù)安全單元、硬件單元和軟件單元：

4、所述數(shù)據(jù)采集單元用于從多種傳感器和外部設(shè)備實(shí)時采集數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)接口接收外部設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入，并將采集到的原始數(shù)據(jù)通過通信單元傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元；

5、所述圖像采集單元利用云臺攝像頭采集外部設(shè)備的數(shù)字圖像，并將數(shù)字圖像通過通信單元傳輸?shù)綌?shù)據(jù)安全單元；

6、所述數(shù)據(jù)處理單元包括cpu、內(nèi)存和高速緩存硬件，通過數(shù)據(jù)處理算法對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析、處理和保存，并將處理后的數(shù)據(jù)通過通信單元傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲單元和遠(yuǎn)程控制平臺；

7、所述數(shù)據(jù)存儲單元包括本地存儲設(shè)備和云存儲接口，所述本地存儲設(shè)備使用ssd或flash進(jìn)行快速存儲和讀取，所述云存儲接口將數(shù)據(jù)備份到云端，所述數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲處理后的數(shù)據(jù)，支持快速讀寫和大容量存儲功能；

8、所述通信單元通過融入無線傳感網(wǎng)絡(luò)、通信節(jié)點(diǎn)分布算法和歸一化處理方式，對遠(yuǎn)程控制平臺的用戶指令進(jìn)行處理，支持多種通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)各模塊之間數(shù)據(jù)和控制信號的遠(yuǎn)程傳輸；

9、所述控制單元包括微處理器、控制邏輯電路和遠(yuǎn)程信號接收機(jī)，所述微處理器接收遠(yuǎn)程控制平臺的用戶指令，并將用戶指令通過通信單元傳輸?shù)竭h(yuǎn)程信號接收機(jī)，所述遠(yuǎn)程信號接收機(jī)負(fù)責(zé)接收遠(yuǎn)程指令，利用信號處理技術(shù)對接收到的信號進(jìn)行解碼和解析，并執(zhí)行相應(yīng)的控制操作，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，同時支持實(shí)時控制和定時控制，用戶可以通過界面設(shè)置控制參數(shù)和時間；

10、所述顯示單元通過液晶顯示屏和觸摸屏，使遠(yuǎn)程控制平臺可以實(shí)時顯示系統(tǒng)狀態(tài)、數(shù)據(jù)處理結(jié)果、控制選項和用戶界面；

11、所述數(shù)據(jù)安全單元實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)加密、身份驗證、訪問控制功能，同時可以對設(shè)備進(jìn)行異常識別；

12、所述硬件單元使模塊之間通過硬件總線及標(biāo)準(zhǔn)化api接口連接，支持高速數(shù)據(jù)傳輸和控制信號傳遞，支持增加或更換硬件模塊進(jìn)行擴(kuò)展；

13、所述軟件單元支持通過軟件更新和插件安裝增加新功能，提供開放的api接口，第三方開發(fā)者可以根據(jù)需求開發(fā)和集成新的功能模塊。

14、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集單元中的多種傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器，通過多種傳感器對設(shè)備溫度、壓力、濕度、電壓和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

15、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)接收模塊、預(yù)處理模塊、存儲管理模塊、分析處理模塊和結(jié)果輸出模塊：

16、所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收數(shù)據(jù)采集單元采集到的原始數(shù)據(jù)；

17、所述預(yù)處理模塊用于對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、小波去噪和格式轉(zhuǎn)換；

18、所述存儲管理模塊用于對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理，并將存儲管理數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒治鎏幚砟K；

19、所述分析處理模塊采用并行計算和優(yōu)化算法，對存儲管理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到處理結(jié)果；

20、所述結(jié)果輸出模塊將處理結(jié)果存儲在本地或通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到云端數(shù)據(jù)庫。

21、進(jìn)一步的，所述預(yù)處理模塊對經(jīng)過濾波處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波去噪處理，包括以下步驟：

22、a1、對于含有n個數(shù)據(jù)的信號，選擇最大分解層數(shù)k，同時滿足如下公式中的約束條件，即：；

23、a2、在上述確定的設(shè)備中噪聲預(yù)處理約束條件基礎(chǔ)上，采用小波變換算法實(shí)現(xiàn)噪聲預(yù)處理，得到以下公式：式中：為降噪后的設(shè)備噪聲信號數(shù)據(jù)，為設(shè)備噪聲信號初始頻帶值，u為小波變化系數(shù)；

24、a3、通過基于小波系數(shù)概率分布的分解層數(shù)選擇方法，在上述分析基礎(chǔ)上，通過對各層的小波系數(shù)進(jìn)行分解，假設(shè)第k次分解得到和，以此為依據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗，根據(jù)小波分解系數(shù)流程判定設(shè)備是否服從正態(tài)分布，即高斯白噪聲；

25、a4、保存，檢驗是否滿足正態(tài)分布；

26、a5、當(dāng)滿足正態(tài)分布，計算閾值，進(jìn)行閾值處理，此時k=k+1，繼續(xù)分解，當(dāng)滿足正態(tài)分布，停止分解，確定分解層數(shù)k-1，進(jìn)行信號重構(gòu)；

27、a6、在上述分析基礎(chǔ)上，利用分解層數(shù)選擇方法最終的分解數(shù)量；

28、a7、高階的中含有少量有效信息，獲取的分解系數(shù)不會超過設(shè)定的最大分解層數(shù)k，通過ks檢驗實(shí)現(xiàn)正態(tài)分布的檢驗，具體的計算方式如下：式中：和為相關(guān)程度，和為設(shè)備的主要特征；

29、a8、在上述分析的基礎(chǔ)上，采用離群值確定不同小波的閾值，經(jīng)過計算獲取對應(yīng)的閾值，分別對各小波系數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，最后進(jìn)行信號重構(gòu)，得到設(shè)備消噪后的數(shù)據(jù)曲線。

30、進(jìn)一步的，所述通信單元通過融入無線傳感網(wǎng)絡(luò)、通信節(jié)點(diǎn)分布算法和歸一化處理方式，對遠(yuǎn)程控制平臺的用戶指令進(jìn)行處理，包括以下步驟：

31、b1、采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對無線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計算，完成信息節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集與整編，其計算公式為：式中：表示無線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域節(jié)點(diǎn)表達(dá)函數(shù)，表示傳輸信息參數(shù)，表示傳輸信息節(jié)點(diǎn)參數(shù)，t表示信息過濾閾值，i表示有效信息節(jié)點(diǎn)數(shù)量，表示信息傳輸干擾率；

32、b2、通信節(jié)點(diǎn)的分布算法根據(jù)每個子區(qū)域的特點(diǎn)和需求，以及各個通信節(jié)點(diǎn)的性能表現(xiàn)，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的分布，挑選信息輸送功能更為出色的節(jié)點(diǎn)來承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信節(jié)點(diǎn)分布位置的精確計算；

33、b3、進(jìn)一步對網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模進(jìn)行迭代計算，迭代過程可以用下述公式表示：式中：表示通信節(jié)點(diǎn)的分布結(jié)構(gòu)，表示信息傳輸時的平均適應(yīng)度，表示無線傳感網(wǎng)絡(luò)的覆蓋規(guī)模；

34、b4、對遠(yuǎn)程控制平臺的用戶指令即控制信號進(jìn)行歸一化處理。

35、進(jìn)一步的，在步驟b2中，所述通信節(jié)點(diǎn)的分布算法根據(jù)每個子區(qū)域的特點(diǎn)和需求，以及各個通信節(jié)點(diǎn)的性能表現(xiàn)，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的分布，包括以下步驟：

36、b21、通信節(jié)點(diǎn)分布算法首先對各個子區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)地分析，包括子區(qū)域的大小、通信需求和環(huán)境干擾因素；

37、b22、根據(jù)上述信息，結(jié)合通信節(jié)點(diǎn)的性能參數(shù)，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的篩選和布局；

38、b23、通信節(jié)點(diǎn)分布算法的計算公式為：式中：d表示子區(qū)域數(shù)量，表示通信節(jié)點(diǎn)的分布結(jié)構(gòu)。

39、進(jìn)一步的，在步驟b4中，所述對遠(yuǎn)程控制平臺的用戶指令即控制信號進(jìn)行歸一化處理，包括以下步驟：

40、b41、設(shè)定一個控制信號之間的異構(gòu)距離函數(shù)，通過這個函數(shù)，對各個控制信號進(jìn)行逐一分析，在這一過程中，假設(shè)兩個控制函數(shù)表示為x和y，且x和y的第i個屬性為連續(xù)屬性，則這兩個控制信號點(diǎn)在某一屬性ｉ上的距離可以表示為：式中：表示某一屬性i上x和y的距離，表示屬性i的方差；

41、b42、當(dāng)x和y的第ｉ個屬性為離散屬性，則可以按照如下公式計算得出x和y兩個信號點(diǎn)在第ｉ個屬性上的距離：式中：示在m中第i個屬性取值為的控制信號數(shù)量，表示在m中第i個屬性取值為的控制信號數(shù)量，表示在m當(dāng)中第i個屬性取值為且滿足輸出類別為ｃ的控制信號數(shù)量，表示m當(dāng)中第i個屬性取值為且滿足輸出類別為ｃ的控制信號數(shù)量，c表示輸出的所有類別總數(shù)；

42、b43、收集所有需要?dú)w一化的控制信號數(shù)據(jù)；

43、b44、根據(jù)設(shè)定的異構(gòu)距離函數(shù)，計算每個控制信號與其他信號之間的距離；

44、b45、基于這些距離值，采用適當(dāng)?shù)臍w一化算法，如線性變換或非線性映射，將原始的控制信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的尺度范圍，對全部控制信號的歸一化處理，表示如下：式中：表示經(jīng)過歸一化處理后的控制信號，示第i個屬性中的最大信號取值，表示第i個屬性中的最小信號取值，表示對偶函數(shù)，表示歸一化函數(shù)。

45、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)安全單元包括數(shù)據(jù)加密模塊、身份驗證模塊、訪問控制模塊和設(shè)備異常識別模塊：

46、所述數(shù)據(jù)加密模塊使用aes的高級加密標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸和存儲，支持ssl/tls協(xié)議；

47、所述身份驗證模塊采用多因素身份驗證機(jī)制，支持動態(tài)口令和一次性密碼otp，對用戶進(jìn)行身份驗證，使授權(quán)用戶訪問系統(tǒng)；

48、所述訪問控制模塊基于角色的訪問控制rbac，使登錄平臺系統(tǒng)的不同角色用戶具有不同的操作權(quán)限，支持細(xì)粒度權(quán)限設(shè)置，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置不同的訪問權(quán)限；

49、所述設(shè)備異常識別模塊接收圖像采集單元采集的數(shù)字圖像，通過實(shí)時截取設(shè)備圖像并進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像轉(zhuǎn)換、圖像增強(qiáng)以及圖像濾波三部分，采用變分模態(tài)分解方法提取設(shè)備異常狀態(tài)特征，通過支持向量機(jī)方法實(shí)現(xiàn)設(shè)備異常識別。

50、本發(fā)明的有益效果：

51、本發(fā)明中，通過本發(fā)明的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用戶可以實(shí)時監(jiān)控和控制被控設(shè)備，減少了人工干預(yù)，提高了工作效率，降低了人力成本，同時通過實(shí)時監(jiān)控和優(yōu)化控制，系統(tǒng)能夠提高設(shè)備的利用率，延長設(shè)備的使用壽命，本發(fā)明采用高性能處理器和優(yōu)化算法，顯著提升了數(shù)據(jù)處理速度，確保了高可靠性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)的模塊化設(shè)計使得硬件和軟件的擴(kuò)展變得更加容易，支持用戶根據(jù)實(shí)際需求靈活配置和擴(kuò)展功能。

52、本發(fā)明中，該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理單元通過數(shù)據(jù)處理算法對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理時，通過預(yù)處理模塊對經(jīng)過濾波處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波去噪處理，有效消除設(shè)備的噪聲和振蕩現(xiàn)象，從而使該系統(tǒng)具有較好的數(shù)據(jù)預(yù)處理能力，同時還能夠有效降低系統(tǒng)響應(yīng)時間，獲取滿意的遠(yuǎn)程控制結(jié)果。

53、本發(fā)明中，該系統(tǒng)中，通信單元通過融入無線傳感網(wǎng)絡(luò)、通信節(jié)點(diǎn)分布算法和歸一化處理方式，對遠(yuǎn)程控制平臺的用戶指令進(jìn)行處理，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院头€(wěn)定性，通過合理的節(jié)點(diǎn)布局，不僅能夠提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蜏?zhǔn)確性，還能夠確保整個通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，同時進(jìn)一步對網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模進(jìn)行迭代計算，確保在各種運(yùn)行條件下，設(shè)備都能維持穩(wěn)定、高效地通信，提升通信單元的可靠性和穩(wěn)定性，有效地提高該系統(tǒng)設(shè)備遠(yuǎn)程通信的實(shí)時性和穩(wěn)定性，增強(qiáng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的響應(yīng)能力和自適應(yīng)性。

54、本發(fā)明中，該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)安全單元實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)加密、身份驗證、訪問控制功能，同時圖像采集單元利用云臺攝像頭采集外部設(shè)備的數(shù)字圖像，設(shè)備異常識別模塊通過實(shí)時截取設(shè)備圖像并進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像轉(zhuǎn)換、圖像增強(qiáng)以及圖像濾波三部分，采用變分模態(tài)分解方法提取設(shè)備異常狀態(tài)特征，通過支持向量機(jī)方法實(shí)現(xiàn)設(shè)備異常識別，系統(tǒng)集成了多種安全措施，確保了數(shù)據(jù)和操作的安全性，有效減少了安全事故的發(fā)生。