一种具备边缘计算能力的AI终端控制系统的制作方法

一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统
技术领域
1.本发明涉及水利智能控制技术领域，更具体的说是涉及一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统。

背景技术：

2.在水利水务领域，现有水泵阀门控制主要依靠plc、工控机和其他专用控制器，随着工业生产规模扩大，生产设备复杂度提高，控制决策早已不是简单的开合闸，不但需要大量控制点快速协调动作，还需要根据预设与实际工作状态做出动作决策，现在设备与系统已无法满足用户需求。
3.或者依靠基于云端的远程控制系统，目前的控制中心部署在远程服务器，将本地视频图片信息上传至云端需花费大量的时间，对于传感器这类窄带宽设备，视频信息通信量过大而不能传输。当云服务由于维护、故障不能正常工作，或运营商互联网故障时，会造成现场控制端无法接收云平台指令而处于失控状态，对于水泵类高安全要求系统是不能接受的。同时，无法兼顾本地与远程控制功能，在现有生产调度现场，根据作业流程，往往是大量设备协同工作，需要协调各设备动作先后时间，还要根据作业情况及时反馈调整，这种高度关联的控制模式，依靠远程网络的云平台控制模式不利于系统安全稳定运行，且不利于本地调试维护。
4.因此，如何提供一种兼具本地控制和远程控制，且保证数据传输的实时性，减轻网络压力的具备边缘计算能力的ai终端控制系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，可根据网络状况和实际情况切换为本地控制或远程控制模式，确保信息传输的实时性，并缩短信息处理时间，减小网络宽带压力。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，包括：多个本地云控制器和云平台；所述云平台与多个所述本地云控制器进行数据交互；每个所述本地云控制器与多个现场控制器和多个现场采集端进行数据交互；
8.所述本地云控制器根据预设逻辑对多个所述现场控制器进行有序控制；或，所述本地云控制器对接收到的多个所述现场采集端各自采集的视频图像、语音指令以及运行状态信息进行智能运算，并根据运算结果对多个所述现场控制器进行实时调整和控制，同时将本地控制信息和状态信息转换成预设标准格式后上传至所述云平台；
9.所述云平台用于供用户实时查看现场情况，并对相应所述现场控制器进行远程控制；
10.控制模式根据网络状况或实际情况切换为采用所述本地云控制器进行本地控制或采用所述云平台进行远程控制。
11.进一步的，在上述一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统中，所述本地云控制器包括：现场信息接收保存模块、智能运算处理模块和逻辑控制模块；所述现场采集端、所述现场信息接收保存模块、所述智能运算处理模块和所述逻辑控制模块依次通信连接；
12.所述现场信息接收保存模块用于接收并保存所述现场采集端采集的视频图像、语音指令以及运行状态信息；
13.所述逻辑控制模块用于对所述视频图像、语音指令以及运行状态信息按照预设需求进行统一转换和人工智能运算，识别出对应的现场控制器的工作状态和运行参数，生成运算结果，并将所述运算结果实时提交至所述逻辑控制模块；
14.所述逻辑控制模块用于根据所述运算结果对所述现场控制器进行实时调整和控制，或根据预设逻辑对所述现场控制器进行有序控制，并将运算结果、控制状态转换成标准格式后上传至所述云平台。
15.进一步的，在上述一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统中，所述本地云控制器还包括：时间控制器；所述时间控制器具有多个信号输入端口和多个信号输出端口；所述逻辑控制模块与所述时间控制器的多个信号输入端口连接；多个所述现场控制器分别与所述时间控制器的多个信号输出端口一一对应连接；
16.所述逻辑控制模块包含多个时间控制逻辑，在相应所述时间控制逻辑的控制下，所述时间控制器控制相应所述现场控制器的启停状态。
17.进一步的，在上述一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统中，所述云平台对相应所述现场控制器进行远程控制包括：主动对特定所述现场控制器执行相应动作或按照预设逻辑对所述现场控制器进行有序控制。
18.进一步的，在上述一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统中，所述现场控制器至少包括：水泵、阀门和闸门。
19.进一步的，在上述一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统中，当所述现场控制器为水泵时，所述本地云控制器根据管网的实时压力，在压力低于预设阈值时开启水泵，在高于预设阈值时关闭水泵，在开启期间，根据控制逻辑对水泵运行频率进行控制，使其平稳地启停，且通过功率的变化使得压力稳定在特定的数值范围内。
20.进一步的，在上述一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统中，所述本地云控制器还包括：操作按钮、rj45接口、spi接口、uart接口、i2c接口和显示器。
21.进一步的，在上述一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统中，所述云平台通过网络与本地云控制器和远程控制终端通信连接。
22.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，具有以下有益效果：
23.1、本发明控制系统既具有前端采集设备运行参数的采集功能，又具有控制中心数据处理与逻辑控制功能，可以在本地控制模式和远程控制模式间进行切换，当切换为本地控制时，本地云控制器可根据前端端采集的数据，对各现场控制器进行现场控制，当切换为远程控制时，本地云控制器可与云平台交互，对现场控制器进行远程控制。这种由低成本采集控制端与高性能云控制器搭配，既保证整体设备成本低，又实现功能性能高水平，兼顾了成本和性能。
24.2、本发明ai终端控制系统既有本地控制中心，也有云端控制中心，根据需要和网
络状况自动切换控制模式，避免了由于网络故障导致的系统失控和数据丢失，既能实现所需功能，又保证了系统可靠运行，同时增加了系统安全性、可靠性。
25.3、本发明ai终端控制系统将前端接收的图像视频信号、语音指令在本地云控制器中进行分析，根据结果直接对现场控制器进行逻辑控制，并将系统状态(运行参数、控制参数等)上传至云平台，提高控制实时性，减轻了云平台接受处理视频图片信息压力，压缩了控制时间，减轻网络压力。
26.4、本发明提供了多样化的控制方法，比如按照预设逻辑有序控制、实时控制、远程控制等，缩短了采集数据与控制命令传输时间，提高了系统的控制实时性与精度，本地云控制器与云平台双控制减轻了云平台运算控制压力，更符合用户现实需求。通常情况下，将控制中心放在本地，即本地云控制器作为控制中心，云平台可实时查看系统状态，也可远程手动控制现场设备，自动控制逻辑由ai终端控制系统完成。根据需要也可将云平台设置为主控制中心，一主一辅的控制模式，对用户需求和客观条件有极强的适应性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
28.图1为本发明提供的具备边缘计算能力的ai终端控制系统的结构框图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.如图1所示，本发明实施例公开了一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，包括：多个本地云控制器和云平台；云平台与多个本地云控制器进行数据交互；每个本地云控制器与多个现场控制器和多个现场采集端进行数据交互；
31.本地云控制器根据预设逻辑对多个现场控制器进行有序控制；或，本地云控制器对接收到的多个现场采集端各自采集的视频图像、语音指令以及运行状态信息进行智能运算，并根据运算结果对多个现场控制器进行实时调整和控制，同时将本地控制信息和状态信息转换成预设标准格式后上传至云平台；具体的，现场采集端包括视频采集端和音频采集端，音频采集端具备拾音功能，其用于采集现场人员的语音指令，并与云控制器进行数据交互，以实现对现场控制器进行语音控制的目的。
32.云平台用于供用户实时查看现场情况，并对相应现场控制器进行远程控制；
33.控制模式根据网络状况或实际情况切换为采用本地云控制器进行本地控制或采用云平台进行远程控制。
34.本发明通过在控制现场添加具有云服务器简化功能的本地云控制器，现场控制逻辑由云平台移至本地云控制器，既预防了断网失控故障，也减轻了云平台的控制压力。
35.本发明采用linux系统；百兆以太网；高达1g的系统时钟，512m的ram满足常用视频处理能力，linux多线程特点满足众多采集和控制任务同时运行，线程间管道、信号量、互斥锁等通信方式满足各线程人物间协调运行。例如，现场采集端可将视频图片等数据回传至本地云控制器，本地云控制器利用其强大的计算能力快速处理，经过转换或智能识别，根据控制逻辑进行操作。
36.在一个实施例中，本地云控制器包括：现场信息接收保存模块、智能运算处理模块和逻辑控制模块；现场采集端、现场信息接收保存模块、智能运算处理模块和逻辑控制模块依次通信连接；
37.现场信息接收保存模块用于接收并保存现场采集端采集的视频图像、语音指令以及运行状态信息；
38.逻辑控制模块用于对视频图像、语音指令以及运行状态信息按照预设需求进行统一转换和人工智能运算，识别出对应的现场控制器的工作状态和运行参数，生成运算结果，并将运算结果实时提交至逻辑控制模块；
39.逻辑控制模块用于根据运算结果对现场控制器进行实时调整和控制，或根据预设逻辑对现场控制器进行有序控制，并将运算结果、控制状态转换成标准格式后上传至云平台。
40.在一个实施例中，本地云控制器还包括：时间控制器；时间控制器具有多个信号输入端口和多个信号输出端口；逻辑控制模块与时间控制器的多个信号输入端口连接；多个现场控制器分别与时间控制器的多个信号输出端口一一对应连接；
41.逻辑控制模块包含多个时间控制逻辑，在相应时间控制逻辑的控制下，时间控制器控制相应现场控制器的启停状态。
42.现场控制器至少包括：水泵、阀门和闸门。
43.其中，逻辑控制模块包含时间控制逻辑单元，时间控制逻辑单元包含多个时间控制逻辑，比如：第一时间控制逻辑内的时间段一启动时刻用于控制开启命令一，时间段一停止时刻用于控制停止命令一，开启命令一与停止命令一均与时间控制器上的第一信号输出端口连接，第一信号输出端口与闸门连接。
44.第二时间控制逻辑内的时间段二启动时刻用于控制开启命令二，时间段二停止时刻用于控制停止命令二，开启命令二与停止命令二均与时间控制器上的第二信号输出端口连接，第二信号输出端口与阀门连接。
45.第三时间控制逻辑内的时间段三启动时刻用于控制开启命令三，时间段三停止时刻用于控制停止命令三，开启命令三与停止命令三均与时间控制器上的第三信号输出端口连接，第三信号输出端口与闸门连接。
46.至此，本发明的控制模式包括：本地控制模式和远程控制模式，其中，本地控制模式又包含：按照预设逻辑有序控制、实时控制和时间段控制。
47.其中，按照预设逻辑有序控制可预先设置好各个现场设备的运行顺序、状态等程序，启动后，可按照设定的程序自动有序运行。
48.实时控制可根据现场控制器的运行参数变化实时做出调整，例如恒压供水水泵，需要实时监测管网压力，在压力低于预设阈值时开启水泵，在高于预设阈值时关闭水泵，而在开启期间，需要根据控制逻辑对水泵运行频率做出控制，使其平稳地启停，且通过功率的
变化使得压力能稳定在特定的数值范围内。本地液位和流量等参数的调整控制也是同样的控制原理。
49.时间段控制见上述有关时间控制逻辑单元的描述。
50.在其他实施例中，云平台对相应现场控制器进行远程控制包括：主动对特定现场控制器执行相应动作或按照预设逻辑对现场控制器进行有序控制。
51.在云平台，工作人员可通过鼠标点击按钮或设定阈值、报警上下限等，并主动对特定设备执行预设动作。
52.也可以根据具体需求，在网络状况良好时，采取远程控制方式，按照预设的逻辑对现场控制器进行有序控制，同样，也可根据实时采集的数据对相应现场控制器的运行参数进行实时调整和控制。
53.本地云控制器还包括：操作按钮、rj45接口、spi接口、uart接口、i2c接口和显示器。显示器为10寸电容式触摸屏或外界电脑显示器，内置控制界面，可通过页面实时监测各现场采集端和现场控制器的实时运行参数，通过操作按钮直接控制现场设备；本地界面化的调试显示系统，既方便调试人员操作，也为运维人员处理现场突发情况提供更便捷的通道。本发明的本地云控制器通过设置多种类型的数据接口，可与多种类型的现场采集端或控制器进行通信，利于设备的大规模部署，提高了通用性，在没有pc机参与下可完成ai控制，既保证整体设备成本低，又实现功能性能高水平，兼顾了成本和性能。
54.在一个实施例中，云平台通过网络与本地云控制器和远程控制终端通信连接。
55.工作人员可通过远程控制端获取现场设备运行状态，并进行控制，也便于对现场设备进行实时维护。
56.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
57.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，其特征在于，包括：多个本地云控制器和云平台；所述云平台与多个所述本地云控制器进行数据交互；每个所述本地云控制器与多个现场控制器和多个现场采集端进行数据交互；所述本地云控制器根据预设逻辑对多个所述现场控制器进行有序控制；或，所述本地云控制器对接收到的多个所述现场采集端各自采集的视频图像、语音指令以及运行状态信息进行智能运算，并根据运算结果对多个所述现场控制器进行实时调整和控制，同时将本地控制信息和状态信息转换成预设标准格式后上传至所述云平台；所述云平台用于供用户实时查看现场情况，并对相应所述现场控制器进行远程控制；控制模式根据网络状况或实际情况切换为采用所述本地云控制器进行本地控制或采用所述云平台进行远程控制。2.根据权利要求1所述的一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，其特征在于，所述本地云控制器包括：现场信息接收保存模块、智能运算处理模块和逻辑控制模块；所述现场采集端、所述现场信息接收保存模块、所述智能运算处理模块和所述逻辑控制模块依次通信连接；所述现场信息接收保存模块用于接收并保存所述现场采集端采集的视频图像、语音指令以及运行状态信息；所述逻辑控制模块用于对所述视频图像、语音指令以及运行状态信息按照预设需求进行统一转换和人工智能运算，识别出对应的现场控制器的工作状态和运行参数，生成运算结果，并将所述运算结果实时提交至所述逻辑控制模块；所述逻辑控制模块用于根据所述运算结果对所述现场控制器进行实时调整和控制，或根据预设逻辑对所述现场控制器进行有序控制，并将运算结果、控制状态转换成标准格式后上传至所述云平台。3.根据权利要求2所述的一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，其特征在于，所述本地云控制器还包括：时间控制器；所述时间控制器具有多个信号输入端口和多个信号输出端口；所述逻辑控制模块与所述时间控制器的多个信号输入端口连接；多个所述现场控制器分别与所述时间控制器的多个信号输出端口一一对应连接；所述逻辑控制模块包含多个时间控制逻辑，在相应所述时间控制逻辑的控制下，所述时间控制器控制相应所述现场控制器的启停状态。4.根据权利要求1所述的一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，其特征在于，所述云平台对相应所述现场控制器进行远程控制包括：主动对特定所述现场控制器执行相应动作或按照预设逻辑对所述现场控制器进行有序控制。5.根据权利要求1所述的一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，其特征在于，所述现场控制器至少包括：水泵、阀门和闸门。6.根据权利要求5所述的一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，其特征在于，当所述现场控制器为水泵时，所述本地云控制器根据管网的实时压力，在压力低于预设阈值时开启水泵，在高于预设阈值时关闭水泵，在开启期间，根据控制逻辑对水泵运行频率进行控制，使其平稳地启停，且通过功率的变化使得压力稳定在特定的数值范围内。7.根据权利要求1所述的一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，其特征在于，所述本地云控制器还包括：操作按钮、rj45接口、spi接口、uart接口、i2c接口和显示器。
8.根据权利要求1所述的一种具备边缘计算能力的ai终端控制系统，其特征在于，所述云平台通过网络与本地云控制器和远程控制终端通信连接。

技术总结

本发明公开了一种具备边缘计算能力的AI终端控制系统，包括：多个本地云控制器、云平台、多个现场控制器和多个现场采集端；本地云控制器对接收到的多个现场采集端各自采集的视频图像、语音指令以及运行状态信息进行智能运算，并根据运算结果对多个现场控制器进行实时调整和控制，同时将本地控制信息和状态信息转换成预设标准格式后上传至云平台；云平台用于供用户实时查看现场情况，并对相应现场控制器进行远程控制；控制模式根据网络状况或实际情况切换为采用本地云控制器进行本地控制或采用云平台进行远程控制。本发明可根据网络状况和实际情况切换为本地控制或远程控制模式，确保信息传输的实时性，并缩短信息处理时间，减小网络宽带压力。减小网络宽带压力。减小网络宽带压力。