构建跨平台的通信模型及其基于RCS库的实现方法

在控制系统的领域中,现多数采用的是多处理器或多操作系统,会遇到异构平台间的过程控制等的通信问题,且不同平台可处理的数据格式不同.本文提出了一种跨平台的通信模型,该模型中采用中间代理的方法,将底层通信与上层应用分离,使底层的通信过程对用户透明.本文以RCS库的CMS和NML为基础,根据模型给出了相应的实现方法.CMS是RCS库的底层通信管理系统,提供消息读写、数据编码/解码以及跨平台的通信功能.NML是对CMS的封装,提供了更高层次的接口,CMS/NML均由一系列C++类实现.

位图局部敏感哈希的匹配二进制特征搜索算法

针对现有匹配二进制特征搜索算法效率低和入围点少的问题,提出了快速计算位图算法和位图局部敏感哈希算法。首先,计算左图提取的二进制特征的位向量;然后,使用快速计算位图算法计算位向量的位图,将位图作为关键字,并与二进制特征的标识作为映射,构建局部敏感哈希表;接着,将哈希表中的关键字存入位集;最后,判断右图提取的二进制特征对应的位图是否存在于哈希表中,优化查询哈希表中的匹配二进制特征,提高匹配二进制特征的搜索效率和质量。实验证明:位图局部敏感哈希算法提高了二进制特征近邻搜索的效率、增加了入围点数。

一种异构处理架构的PLC集成安全控制系统结构设计

针对传统的PLC控制系统在实际应用中缺少全面、先进的集成安全机制等问题以及PLC控制系统对于安全可靠控制的要求,本文提出了一种异构处理架构的PLC集成安全控制结构,在传统使用单一处理器的PLC控制系统中,增加一个设计在FPGA芯片上的RISC辅助处理器,构成非对称冗余结构的集成安全架构,实现了PLC集成安全控制系统基于异构处理的逻辑指令控制处理功能,满足了设备和人员对于PLC控制系统的安全要求.实验表明,PLC集成安全控制系统任务管理周期的范围在7. 924ms至8. 059ms,抖动数值的范围在-0. 076ms至0. 059ms,实时逻辑执行时间的范围在1. 255ms至2. 007ms,可以满足安全可靠控制的要求.

一种多重冗余的工业物联网智能产线安全通信模型设计

工业物联网传统的单路传输方式无法有效保证信息传递的机密性与完整性,在通信过程中容易发生信息传输错误进而产生安全风险.本文针对工业物联网环境下智能化生产线设备间感知信息的安全通信需求,构建了一种多重冗余的工业物联网智能产线安全通信模型,提出了一种工业物联网辅助路径多重冗余传输方法,有效防止因通信节点失效而造成数据传输失败,降低了初始通信数据被整体捕获的概率,提高了通信的安全性.此外,针对安全通信模型由于特殊因素造成通信数据周期性丢失的特殊情况,本文进一步提出了一种智能产线通信缺失数据预测方法.该方法对于25个周期温度预测目标的多周期预测结果误差控制在0.15℃之内,在安全通信模型失效的特殊情况下有效预测填充了连续周期缺失通信数据,满足了工业物联网智能产线对于通信数据的完整性要求.

基于K-means的SAMP系统数据库查询性能优化策略

中科院仪器设备共享管理平台(以下简称为SAMP)系统有效解决了各科研单位间仪器设备管理封闭、共享困难和运行效率低的棘手问题.同时,可以及时了解各类仪器的使用情况、共享情况,为各级业务主管部门展开科学高效的管理工作提供良好的决策依据.当SAMP系统应用数据库中存储的数据量达到百万级时,对数据库中预约表和用户表(或仪器表)进行连接查询时,将导致数据表查询性能的下降,从而影响整个SAMP系统的性能.目前主流的解决方案是采用Hash取模算法对数据表进行水平切分,但预约表中的主键为自动递增的整数,并没有实际意义,所以优化效果不理想.由于预约的用户和被预约的仪器在地理区域上呈现一定的聚集性,因此本文提出了一种基于K-means聚类算法的分表策略,采用该策略能够将预约表的查询性能提升至少70%.

基于MTConnect的数控设备网络化监控系统Agent架构的设计与实现

智能生产车间包含不同类型的数控设备,为实现智能车间数控设备的互联和远程监控,本文设计了一种基于MTConnect标准协议框架的数控设备网络化监控系统.为减少网络中数据传输的次数,提高数据的安全性和完整性,提出了一种通用的采集和规范数控设备信息格式的Agent架构,直接在Agent中实现数控设备信息的采集,构建不同类型设备的信息模型,解析设备数据并转化为规范的数据格式.经过互联网传输数控设备信息给客户端监控系统,实现数控设备加工数据的可视化.对蓝天数控系统设备信息的建模,监控和数据传输时间延迟的测试,证明了该系统的正确性和实用性.

基于ROS的智能工业机器人系统开发平台

目前,工业机器人对于机器视觉、自主路径规划等智能化功能需求日益增长.然而在传统工业机器人系统中添加智能化功能模块时需要修改大量的源码,浪费了人力和成本.本文提出的基于ROS的易扩展机器人系统开发平台,能为开发者开发智能工业机器人系统提供了方便.本平台分为服务器端和机器人端.将机器人端作为一级节点,与安装ROS的PC服务器端进行通信.机器人一级节点由二级功能节点与功能模块组成.根据此平台开发实现的JPB06六自由度工业机器人系统具有机器视觉、自主定位、语音控制等智能化功能,可以满足工业机器人对于智能化和实时控制的需求.

面向智能产线的R-ECC身份认证方法

在智能制造与“工业4.0”环境下,智能产线作为智能制造的重要载体,在其智能运维、状态监控与数据采集方面具有较高研究意义.本文针对工业物联网智能产线中,基于Android的智能产线移动终端与OPC UA服务器通信过程中存在的通信资源受限、数据传输安全性要求高等问题,在现有OPC UA通信模型的基础上,设计了一种面向智能产线移动终端的身份认证方法R-ECC(Random-Elliptic Curve Cryptography).该方法在认证过程中引入了随机数和椭圆密码体制,在提高OPC UA身份认证安全性的同时,降低了通信资源的消耗量.实验结果表明,面向智能产线的R-ECC身份认证方法可以有效提高身份认证过程的安全性,在降低智能产线移动端硬件资源消耗量的同时加快了身份认证速度.

大数据网络并行计算环境中生理数据流动态负载均衡

针对医疗大数据服务系统中生理数据流动态负载不均衡问题,传统方法处理能力只局限在某算子所处节点可处理的窗口范围,在数据逐渐增加的状态下处理能力不足,容易出现数据流拥塞的情况,而且忽略了对整个体系的负载分布和动态负载均衡中迁移决策的研究。为此,提出了一种新的大数据网络并行计算环境的生理数据流动态负载均衡方法。首先利用元组key的Hash值得到节点相应数据块,利用数据块记录获取相应目标节点,将数据元组输出。同时,对并行计算熵进行扩展,将其定义至异构集群,对其进行求解。将网络并行计算环境下并行计算熵看作医疗大数据服务系统中生理数据流动态负载均衡度的衡量指标,通过并行计算熵对是否需要进行负载迁移进行判断,并且通过并行计算熵确定迁移任务的方式及迁移量,从而制定迁移决策,实现大数据网络并行环境中生理数据流动态负载均衡处理。经实验验证,本文方法可行性高,计算性能及动态负载均衡性好。