本文涉及工業(yè)控制技術(shù)，尤指一種分布式系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著中國(guó)制造時(shí)代的到來(lái)，對(duì)流體系統(tǒng)的精確控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需求日益增強(qiáng)；在電力、石油、化工和水處理等多個(gè)領(lǐng)域，流體的狀態(tài)參數(shù)（如流速、壓力、溫度等）的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精確控制對(duì)于提高生產(chǎn)效率、保障設(shè)備安全和減少環(huán)境污染至關(guān)重要；相關(guān)技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（如scada系統(tǒng)）雖然在一定程度上滿足了這些需求，但集中式架構(gòu)的局限性使其在面對(duì)大規(guī)模和復(fù)雜流體系統(tǒng)時(shí)顯得力不從心。

2、隨著復(fù)雜數(shù)據(jù)的大規(guī)模應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足要求；這是因?yàn)橐延邢到y(tǒng)主要基于簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型和反饋機(jī)制，其設(shè)計(jì)初衷是為了處理相對(duì)單一和穩(wěn)定的控制任務(wù)。相關(guān)技術(shù)中的系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：1、硬件和軟件初期投資成本相對(duì)較高，包括購(gòu)買控制器、輸入輸出模塊、通信設(shè)備等硬件的費(fèi)用，以及購(gòu)買和安裝相關(guān)軟件（如編程軟件、監(jiān)控軟件等）的費(fèi)用；對(duì)于中小企業(yè)或預(yù)算有限的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，這可能會(huì)成為一項(xiàng)不小的負(fù)擔(dān)。2、隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)需求的不斷變化，可能需要定期進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)，升級(jí)和維護(hù)成本高；包括硬件的升級(jí)（如更換更高性能的控制器或輸入輸出模塊）和軟件的更新（如添加新功能或修復(fù)已知漏洞）；這些升級(jí)和維護(hù)工作通常需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作，并可能涉及額外的費(fèi)用；此外，如果系統(tǒng)規(guī)模較大或復(fù)雜度較高，升級(jí)和維護(hù)的成本可能會(huì)進(jìn)一步增加。3、軟件授權(quán)費(fèi)用高昂，控制系統(tǒng)的軟件通常需要購(gòu)買授權(quán)才能使用；對(duì)于需要使用多種軟件功能或大量軟件許可的用戶來(lái)說(shuō)，軟件授權(quán)費(fèi)用可能會(huì)成為一項(xiàng)不小的開(kāi)支；此外，如果軟件需要定期更新或升級(jí)，用戶還需要支付額外的授權(quán)費(fèi)用或訂閱費(fèi)用。4、定制開(kāi)發(fā)成本較高：在一些應(yīng)用場(chǎng)景下，用戶可能需要根據(jù)自己的特定需求對(duì)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)；這可能包括編寫(xiě)特定的控制程序、開(kāi)發(fā)特定的用戶界面或集成特定的第三方設(shè)備等；這些定制開(kāi)發(fā)工作通常需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行，并可能涉及額外的費(fèi)用。5、無(wú)法滿足圖像等復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析：已有系統(tǒng)往往只能接受和處理特定格式和類型的數(shù)據(jù)；例如，在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，控制系統(tǒng)可能主要依賴于布爾等信號(hào)來(lái)接收指令和執(zhí)行任務(wù)；然而，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，數(shù)據(jù)類型日益多樣化復(fù)雜數(shù)據(jù)類型（如圖像、視頻等）等，已有系統(tǒng)在處理這些新型數(shù)據(jù)類型時(shí)可能顯得力不從心。6、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在中央服務(wù)器或者監(jiān)視端，一旦故障不易恢復(fù)。

3、綜合以上，在現(xiàn)代工業(yè)、科研和醫(yī)療等領(lǐng)域中，圖像等復(fù)雜數(shù)據(jù)的應(yīng)用日益廣泛，這些數(shù)據(jù)具有高度的非線性、時(shí)變性和不確定性，已有的系統(tǒng)在面對(duì)這些復(fù)雜數(shù)據(jù)時(shí)顯得力不從心；隨著圖像等復(fù)雜數(shù)據(jù)的大規(guī)模應(yīng)用，已有系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)和科技發(fā)展的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種分布式系統(tǒng)，包括：互相通信的兩個(gè)以上數(shù)據(jù)采集終端、一個(gè)以上第一自動(dòng)控制終端、一個(gè)以上第二自動(dòng)控制終端和一個(gè)以上第三自動(dòng)控制終端，每一個(gè)數(shù)據(jù)采集終端連接預(yù)先確定的一種以上傳感器，每一種傳感器用于采集一種流體狀態(tài)相關(guān)參數(shù)或流體控制裝置的工作狀態(tài)參數(shù)；其中，

2、數(shù)據(jù)采集終端設(shè)置為：獲取與自身連接的傳感器采集的傳感器數(shù)據(jù)；與除自身以外的其他數(shù)據(jù)采集終端互發(fā)自身接收的傳感器數(shù)據(jù)；對(duì)接收的一種以上傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲得預(yù)處理后的流體狀態(tài)相關(guān)參數(shù)和工作狀態(tài)參數(shù)；廣播發(fā)送預(yù)處理后的流體狀態(tài)相關(guān)參數(shù)至第一自動(dòng)控制終端，廣播發(fā)送預(yù)處理后的工作狀態(tài)參數(shù)至第三自動(dòng)控制裝置；

3、第一自動(dòng)控制終端分別設(shè)置為：根據(jù)接收的預(yù)處理后的流體狀態(tài)相關(guān)參數(shù)，獲得流體狀態(tài)參數(shù)；將獲得的流體狀態(tài)參數(shù)輸出至一個(gè)以上第二自動(dòng)控制終端；

4、第二自動(dòng)控制終端設(shè)置為：根據(jù)接收的流體狀態(tài)參數(shù)，獲得判定流體流動(dòng)狀態(tài)的第一指標(biāo)和判定設(shè)備性能的第二指標(biāo)，將獲得的第一指標(biāo)和第二指標(biāo)輸出至一個(gè)以上第三自動(dòng)控制終端；

5、第三自動(dòng)控制終端設(shè)置為：根據(jù)接收的第一指標(biāo)、第二指標(biāo)和預(yù)處理后的工作狀態(tài)參數(shù)，獲得對(duì)流體狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制以調(diào)整流體狀態(tài)的控制指令。

6、本公開(kāi)實(shí)施例數(shù)據(jù)采集終端可以配置多種接口以連接多種傳感器，為接入包括圖像和視頻在內(nèi)的復(fù)雜數(shù)據(jù)提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，可以靈活適應(yīng)不同的流體環(huán)境監(jiān)控需求；數(shù)據(jù)采集終端互相通信，避免了傳感器數(shù)據(jù)的傳輸距離限制，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的高效遠(yuǎn)距離傳輸；數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)互發(fā)降低了數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)，提升了數(shù)據(jù)的安全性；針對(duì)流體狀態(tài)控制涉及的大量運(yùn)算，將運(yùn)算過(guò)程拆分由第一自動(dòng)控制終端、第二自動(dòng)控制終端和第三自動(dòng)控制終端分步處理，較只通過(guò)一個(gè)中心控制器進(jìn)行運(yùn)算處理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，終端算力要求降低，可以適配使用低算力的硬件，降低了系統(tǒng)的硬件成本；第一自動(dòng)控制終端、第二自動(dòng)控制終端和第三自動(dòng)控制終端對(duì)算力要求不同，可以選配不同算力的硬件，提升了系統(tǒng)硬件選配的靈活性；當(dāng)?shù)谝蛔詣?dòng)控制終端、第二自動(dòng)控制終端和第三自動(dòng)控制終端中的部分終端異常時(shí)，只影響該部分終端及與該部分終端的處理結(jié)果相關(guān)的終端的工作，降低了對(duì)其他終端運(yùn)算的影響，僅對(duì)異常的終端進(jìn)行維護(hù)即可，降低了系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜度和成本；預(yù)處理后的流體狀態(tài)相關(guān)參數(shù)廣播發(fā)送到第一自動(dòng)控制終端，預(yù)處理后的工作狀態(tài)參數(shù)廣播發(fā)送至第三自動(dòng)控制裝置，當(dāng)需要新增或刪除運(yùn)算功能時(shí)，鑒于終端獨(dú)立的系統(tǒng)低耦合特征，可以通過(guò)增刪終端實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活組建，且只需要對(duì)增刪的運(yùn)算功能的軟件部分進(jìn)行調(diào)整，降低了系統(tǒng)的升級(jí)維護(hù)的工作量和成本；第一自動(dòng)控制終端、第二自動(dòng)控制終端和第三自動(dòng)控制終端的系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了去中心化的分布式架構(gòu)，較只有一個(gè)中心控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)中心控制器的依賴，去中心化的系統(tǒng)架構(gòu)結(jié)合互相通訊的兩個(gè)以上數(shù)據(jù)采集終端，管理與控制的粒度細(xì)化到單個(gè)傳感器，實(shí)現(xiàn)了以傳感器為單位的分布式管理和控制；綜合以上，獲得了可以適用復(fù)雜數(shù)據(jù)運(yùn)算的大規(guī)模的流體狀態(tài)分析調(diào)整的分布式系統(tǒng)。

7、本申請(qǐng)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本申請(qǐng)而了解。本申請(qǐng)的其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)以及附圖中所描述的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種分布式系統(tǒng)，其特征在于，包括：互相通信的兩個(gè)以上數(shù)據(jù)采集終端、一個(gè)以上第一自動(dòng)控制終端、一個(gè)以上第二自動(dòng)控制終端和一個(gè)以上第三自動(dòng)控制終端，每一個(gè)數(shù)據(jù)采集終端連接預(yù)先確定的一種以上傳感器，每一種傳感器用于采集一種流體狀態(tài)相關(guān)參數(shù)或流體控制裝置的工作狀態(tài)參數(shù)；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式系統(tǒng)，其特征在于，所述流體狀態(tài)相關(guān)參數(shù)包括管道尺寸、流體溫度、流體壓力和質(zhì)量流量，所述第一自動(dòng)控制終端是設(shè)置為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式系統(tǒng)，其特征在于，所述流體為換熱器中的流體時(shí)，所述第二自動(dòng)控制終端是設(shè)置為實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)算：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式系統(tǒng)，其特征在于，所述第三自動(dòng)控制終端是設(shè)置為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的分布式系統(tǒng)，其特征在于，所述第一自動(dòng)控制終端還設(shè)置為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的分布式系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理包括模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)修正與濾波及有效性判斷；

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式系統(tǒng)，其特征在于，所述流體為氦風(fēng)機(jī)中的氦氣時(shí)，所述第二自動(dòng)控制終端是設(shè)置為進(jìn)行以下運(yùn)算：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分布式系統(tǒng)，其特征在于，所述流體為氦風(fēng)機(jī)中的氦氣時(shí)，所述流體狀態(tài)相關(guān)參數(shù)還包括風(fēng)機(jī)的入口壓力和壓力升，所述第三自動(dòng)控制終端是設(shè)置為：

9.根據(jù)權(quán)利要求1至4、7至8任一項(xiàng)所述的分布式系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集終端、所述第一自動(dòng)控制終端、所述第二自動(dòng)控制終端和所述第三自動(dòng)控制終端之間，通過(guò)數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)技術(shù)dds進(jìn)行通信。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至4、7至8任一項(xiàng)所述的分布式系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集終端還設(shè)置為：

技術(shù)總結(jié)
一種分布式系統(tǒng)，本公開(kāi)實(shí)施例數(shù)據(jù)采集終端可配置多種接口以連接傳感器，可適應(yīng)不同的流體環(huán)境監(jiān)控需求；數(shù)據(jù)采集終端互相通信，避免了數(shù)據(jù)傳輸距離限制；傳感器數(shù)據(jù)互發(fā)降低了數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)；由多個(gè)自動(dòng)控制終端分步處理運(yùn)算過(guò)程，較只通過(guò)中心控制器進(jìn)行運(yùn)算，降低了算力要求和硬件成本；根據(jù)算力要求選配終端，提升了選配的靈活性；終端異常時(shí)，僅對(duì)異常及關(guān)聯(lián)終端進(jìn)行維護(hù)，降低了系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜度；廣播發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)需要增刪運(yùn)算功能時(shí)，可通過(guò)增刪終端實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活組建；去中心化的架構(gòu)，降低了對(duì)中心控制器的依賴，該架構(gòu)結(jié)合互相通信的數(shù)據(jù)采集終端，實(shí)現(xiàn)了以傳感器為單位的管控；綜上，獲得了可適用復(fù)雜的流體狀態(tài)調(diào)整的分布式系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：郝亞?wèn)|,葉萍,楊小勇,高躍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15