一种基于云计算的中药生产远程监控系统

摘要

一种基于云计算的中药生产过程远程监控系统，包括第一远程监控模块、第二远程监控模块、信息传输模块和远程监控中心，所述第一远程监控模块用于对中药生产设备进行安全监控，所述第二远程监控模块用于对中药生产车间进行安全监控，所述信息传输模块用于将第一远程监控模块和第二远程监控模块采集的数据和图像传输至远程监控中心，所述远程监控中心用于对接收到的数据和图像进行处理和分析，从而判断中药生产设备是否运行正常以及中药生产车间是否安全。本发明的有益效果：通过对中药生产设备和中药生产车间的远程监控，使得工作人员能够实时了解中药生产情况的同时，保证了中药生产的安全进行。

说明书

技术领域

本发明创造涉及中药生产领域，具体涉及一种基于云计算的中药生产远程监控系统。

背景技术

随着现代信息技术、图像技术、传感器技术在中药生产过程的广泛应用，我国中药生产正从传统的生产方式转化到中药工业数字化、智能化建设的生产方式中。中药生产过程作为一个复杂系统，组成系统的各个单元和各个环节都会影响中药产品的质量，因此，对中药生产过程建立有效的监控系统，对于保障中药的安全生产有着重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于云计算的中药生产远程监控系统。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

一种基于云计算的中药生产远程监控系统，包括第一远程监控模块、第二远程监控模块、信息传输模块和远程监控中心，所述第一远程监控模块包括第一数据监控单元、第一视频监控单元和安全监控单元，所述第一数据监控单元用于采集中药生产设备的运行数据，所述第一视频监控单元用于采集中药生产设备的视频图像，所述安全监控单元用于采集中药生产设备的红外图像，所述第一远程监控模块将采集的数据和图像通过信息传输模块传输至远程监控中心，所述第二远程监控模块包括第二数据监控单元和第二视频监控单元，所述第二数据监控单元采用传感器节点采集中药生产车间的环境参数数据，所述第二视频监控单元用于采集中药生产车间的视频图像，所述第二远程监控模块将采集的数据和图像通过信息传输模块传输至远程监控中心，所述远程监控中心包括第一安全管理单元、第二安全管理单元、第一信息显示单元和第二信息显示单元，所述第一安全管理单元将接收到的运行数据和预设的中药生产设备的运行数据进行比较，当所述运行数据不等于给定的中药生产设备的运行数据时，即判定所述中药生产设备存在运行故障并进行预警，所述第一安全管理单元将接收到的环境参数数据和给定的安全阈值进行比较，当接收到的环境参数数据超出给定的安全阈值时，判定所述中药生产车间存在危险并进行预警，所述第二安全管理单元用于对接收到的红外图像进行处理和分析，从而判断生产设备是否正常运行，当判断生产设备存在运行故障时进行预警，所述第一信息显示单元用于对接收到的中药生产设备的运行数据和视频图像进行显示，所述第二信息显示单元用于对接收到的中药生产车间内的环境参数数据和视频图像进行显示。

优选地，所述第二数据监控单元采用分簇结构的传感器节点采集中药生产车间的环境参数数据，簇首节点之间采用多跳传输的方式进行数据传输，设CH

给定传输周期τ，且

定义P(CH

式中，P表示给定的传输属性检测阈值，且P＝0.4，E(CH

当P(CH

式中，

优选地，从第r轮分簇的初始阶段到传输周期r(e)时簇首节点CH

(1)当邻居簇首节点CH

(2)当邻居簇首节点CH

则

当邻居簇首节点CH

当邻居簇首节点CH

在集合L(CH

优选地，所述第二安全管理单元用于对接收到的红外图像进行处理和分析，包括图像处理单元和图像分析单元，所述图像处理单元用于对接收到的红外图像进行滤波处理和目标分割，所述图像分析单元用于对分割所得的目标图像进行分析，从而判断中药生产设备是否运行故障。

优选地，所述图像分割单元采用OTSU算法对滤波处理后的设备图像进行目标分割，获取设备图像中的设备区域图像，采用粒子群算法确定所述OTSU算法的最优阈值，定义所述粒子群算法的适应度函数为最大类间方差，所述粒子的适应度函数值越大，表明该粒子的寻优结果越好。

本发明创造的有益效果：

从数据方面和图像方面综合对中药生产设备和中药生产车间进行远程监控，使得工作人员能够实时了解中药生产情况的同时，保证了中药生产的安全进行；采用分簇结构的传感器节点对中药生产车间的环境进行安全监控，设置的簇首节点之间的传输方式能够有效的均衡簇首节点的能量消耗，提高了簇首节点之间传输数据的可靠性；采用红外图像对中药生产设备进行安全监控，采用OTSU算法对采集的红外图像进行分割，采用粒子群算法确定OTSU算法的最优阈值，针对传统的粒子群算法容易陷入局部最优从而影响寻优精度的现象，本发明在粒子群算法的更新过程引入了局部学习解，引导粒子在局部学习的过程中向着更优解的方向进化的同时避免陷入局部最优解，从而提高了粒子群的寻优精度，使得根据粒子算法确定的OTSU算法的最优阈值具有较高的准确度，从而提高了图像分割的精度，使得根据红外图像对中药生产设备进行的安全监控具有较高可信度。

附图说明

利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种基于云计算的中药生产远程监控系统，包括第一远程监控模块、第二远程监控模块、信息传输模块和远程监控中心，所述第一远程监控模块包括第一数据监控单元、第一视频监控单元和安全监控单元，所述第一数据监控单元用于采集中药生产设备的运行数据，所述第一视频监控单元用于采集中药生产设备的视频图像，所述安全监控单元用于采集中药生产设备的红外图像，所述第一远程监控模块将采集的数据和图像通过信息传输模块传输至远程监控中心，所述第二远程监控模块包括第二数据监控单元和第二视频监控单元，所述第二数据监控单元采用传感器节点采集中药生产车间的环境参数数据，所述第二视频监控单元用于采集中药生产车间的视频图像，所述第二远程监控模块将采集的数据和图像通过信息传输模块传输至远程监控中心，所述远程监控中心包括第一安全管理单元、第二安全管理单元、第一信息显示单元和第二信息显示单元，所述第一安全管理单元将接收到的运行数据和预设的中药生产设备的运行数据进行比较，当所述运行数据不等于给定的中药生产设备的运行数据时，即判定所述中药生产设备存在运行故障并进行预警，所述第一安全管理单元将接收到的环境参数数据和给定的安全阈值进行比较，当接收到的环境参数数据超出给定的安全阈值时，判定所述中药生产车间存在危险并进行预警，所述第二安全管理单元用于对接收到的红外图像进行处理和分析，从而判断生产设备是否正常运行，当判断生产设备存在运行故障时进行预警，所述第一信息显示单元用于对接收到的中药生产设备的运行数据和视频图像进行显示，所述第二信息显示单元用于对接收到的中药生产车间内的环境参数数据和视频图像进行显示。

本优选实施例从数据方面和图像方面综合对中药生产设备和中药生产车间进行远程监控，使得工作人员能够实时了解中药生产情况的同时，保证了中药生产的安全进行；采用分簇结构的传感器节点对中药生产车间的环境进行安全监控，设置的簇首节点之间的传输方式能够有效的均衡簇首节点的能量消耗，提高了簇首节点之间传输数据的可靠性；采用红外图像对中药生产设备进行安全监控，采用OTSU算法对采集的红外图像进行分割，采用粒子群算法确定OTSU算法的最优阈值，针对传统的粒子群算法容易陷入局部最优从而影响寻优精度的现象，本发明在粒子群算法的更新过程引入了局部学习解，引导粒子在局部学习的过程中向着更优解的方向进化的同时避免陷入局部最优解，从而提高了粒子群的寻优精度，使得根据粒子算法确定的OTSU算法的最优阈值具有较高的准确度，从而提高了图像分割的精度，使得根据红外图像对中药生产设备进行的安全监控具有较高可信度。

优选地，所述第二数据监控单元采用分簇结构的传感器节点采集中药生产车间的环境参数数据，簇首节点之间采用多跳传输的方式进行数据传输，设CH

给定传输周期τ，且

定义P(CH

式中，P表示给定的传输属性检测阈值，且P＝0.4，E(CH

当P(CH

式中，

优选地，从第r轮分簇的初始阶段到传输周期r(e)时簇首节点CH

(1)当邻居簇首节点CH

(2)当邻居簇首节点CH

则

当邻居簇首节点CH

当邻居簇首节点CH

在集合L(CH

本优选实施例采用分簇结构的传感器节点采集中药生产车间的环境参数数据，传感器节点用于对中药生产车间的环境参数数据进行采集，簇首节点采用多跳传输的方式将采集得到的环境参数数据进行传输，能够有效的节省传感器节点和簇首节点的能量消耗，延长无线传感器网络的生命周期；为了增加簇首节点之间传输数据的可靠性，本优选实施例设置传输周期，并根据簇首节点和邻居簇首节点之间的传输数据的具体情况在每个传输周期中选取新的邻居簇首节点作为下一跳簇首节点，从而能够保证簇首节点传输数据的效率和可靠性；相较于传统的选取下一跳簇首节点的方式，本优选实施例定义邻居簇首节点成为下一跳簇首节点的优先级，优先级中的能量值项用于保证选取的下一跳簇首节点具有较高的剩余能量值，优先级中的可靠性系数项用于保证簇首节点和其选取的下一跳簇首节点之间具有较高的传输数据的效率和可靠性，传统的方式中通常通过计算簇首节点之间传输数据的成功率来衡量簇首节点的可靠性，然而当簇首节点之间传输数据的成功率较低时，该邻居簇首节点可能为恶意节点、或者在之前的传输过程中出现过信道拥塞或者信道干扰，从而造成了传输数据的效率和可靠性较低的情况，而信道拥塞现象或者信道干扰现象并不会一直存在，但是根据簇首节点和邻居簇首节点之间传输数据的成功率计算可靠性系数的方式会使得此前出现的信道拥塞和信道干扰现象一直影响所述邻居簇首节点在之后被选为下一跳簇首节点的概率，从而容易造成簇首节点之间出现能量不均衡的现象，针对该种情况，本优选实施例对具有较小可靠性系数值的邻居簇首节点进行二次检测，当所述邻居簇首节点的邻居簇首节点在之前传输周期中向该邻居簇首节点传输数据都具有较小的效率和可靠性时，表明该邻居簇首节点为恶意节点，此时，令该恶意节点的可靠性系数等于0，即避免该恶意节点被选取为下一跳簇首节点，当所述邻居簇首节点的邻居簇首节点在之前传输周期中出现过较高可靠性系数时，表明该邻居簇首节点是因为信道拥塞或者信道干扰现象造成的较低可靠性系数的情况，因此，本优选实施例对该邻居簇首节点的可靠性系数进行修正，通过衡量簇首节点向该邻居簇首节点中传输的数据量判断该邻居簇首节点未被选取为下一跳簇首节点的次数，所述次数越多，则表明该邻居簇首节点因信道干扰或信道拥塞现象导致的未被选取为下一跳簇首节点的现象已经保持了越久的时间，此时应该减小所述信道干扰或者信道拥塞现象对该邻居簇首节点的影响，即增加该邻居簇首节点的可靠性系数值，使得该簇首节点重新参与到数据传输中，从而均衡簇首节点之间的能量消耗。

优选地，所述第二安全管理单元用于对接收到的红外图像进行处理和分析，包括图像处理单元和图像分析单元，所述图像处理单元用于对接收到的红外图像进行滤波处理和目标分割，所述图像分析单元用于对分割所得的目标图像进行分析，从而判断中药生产设备是否运行故障。

优选地，所述图像分割单元采用OTSU算法对滤波处理后的设备图像进行目标分割，获取设备图像中的设备区域图像，采用粒子群算法确定所述OTSU算法的最优阈值，定义所述粒子群算法的适应度函数为最大类间方差，所述粒子的适应度函数值越大，表明该粒子的寻优结果越好。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。