本發明涉及實驗室設備監測技術領域，具體涉及一種用于實驗室設備的電流和電壓的大數據分析構架。
背景技術：
傳統的實驗室管理和監控方案中監測點都是有線接入，過程繁瑣、建置和維護成本較高，系統的可擴展性和移動性能較差，而且，現有監控方案主要是針對實驗室的各種環境進行監測，如對濕度、溫度、光照、是否有人等進行實時監控，實時地掌握實驗室的環境狀態，了解實驗室是否受到良好的控制。
然而，現有的監控方案不能對監測實驗室設備是否出故障進行實時監控，并難以對故障進行定位，導致需要使用的時候才發現設備出現故障需要檢修，從而延誤試驗進度。甚至，在故障的情況下使用設備容易導致設備更嚴重的損壞，造成經濟損失。
技術實現要素：
為了解決現有監控方案不能監測實驗室設備是否出故障，并無法實時對故障進行定位的問題，本發明提供了一種用于實驗室設備的電流和電壓的大數據分析構架，包括：數據采集終端，用于采集經過實驗室設備的電流和電壓信號；數據存儲模塊，用于存儲數據采集終端所采集各實驗室設備的電流、電壓及其信號特征的歷史數據；處理模塊，包括按照實驗室管理人員請求或系統狀態監測對來自數據存儲模塊中的歷史數據進行數據分析以獲得故障模式的數據分析單元，根據各實驗室設備的運行管理需求定制的測量指標并在實驗室設備出現故障時進行出錯警報的檢測控制單元，以及利用所述故障模式對所述檢測控制單元獲得的數據進行分析診斷的設備分析診斷單元；接口模塊，用于對實驗室管理人員的任務請求進行響應，并交至所述處理模塊進行分析，按不同的請求類型觸發執行相應的數據處理模型；系統管理模塊，用于監測數據采集終端、數據存儲模塊、處理模塊和接口模塊的工作狀態，當其工作狀態出現異常時，向實驗室管理人員發出警告。
優選的，所述數據分析單元包括用于對所述歷史數據進行分析，所述歷史數據包括iddt，所述分析方法包括用小波變換提取信號特征，用支持向量機訓練模型并根據訓練出的模型對故障進行診斷。
優選的，所述用支持向量機訓練模型并根據訓練出的模型對故障進行診斷，包括：所用支持向量機的核函數為一種徑向基核函數，其表達式為：
其中，k(x,y)為核函數，‖x-y‖為x-y的1范數，y為核函數中心，c為預置的參數。
優選的，所述檢測控制單元包括根據各所述實驗室設備的運行管理需求定制相應的測量指標的指標制定子單元，對所采集各實驗室設備的實時數據進行監測并在數據特征超過警報閾值時進行出錯警報的監測警報子單元，以及對所采集各實驗室設備的實時數據進行數據篩選的數據篩選子單元，所述測量指標包括測量時間范圍、故障類型范圍、警報閾值和測量頻度。
優選的，所述數據篩選子單元用于篩選出未出現故障時的實時數據，并將其標記為正常數據標簽后存入數據存儲模塊。
優選的，所述歷史包括其他相同類型實驗室的電流、電壓及其信號特征的歷史數據。
優選的，單個數據采集終端所要采集信號的實驗室設備中不包含2個及以上的相同的實驗室設備。
優選的，所述系統管理模塊，以預置的時間間隔監測數據采集終端、數據存儲模塊、處理模塊和接口模塊的工作狀態，當其工作狀態出現異常時，向實驗室管理人員發出警告。
本發明技術方案，具有如下優點：
本發明提供的用于實驗室設備的電流和電壓的大數據分析構架,包括數據采集終端，數據存儲模塊，處理模塊，接口模塊，系統管理模塊。能夠對監測實驗室設備是否出故障進行實時監控，并可以對故障進行定位，且本發明提供的分析構件計算量小，可以實時對電流數據進行監控、分析，且當發現故障時，可以及時通知實驗室管理人員，避免設備更嚴重的損壞，造成經濟損失。
本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖說明
附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：
圖1為本發明的實施方式中提供的用于實驗室設備的電流和電壓的大數據分析構架的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
圖1為本發明的實施方式中提供的用于實驗室設備的電流和電壓的大數據分析構架的示意圖，本實施例提供的用于實驗室設備的電流和電壓的大數據分析構架，包括：
數據采集終端，用于采集經過實驗室設備的電流和電壓信號；
數據存儲模塊，用于存儲數據采集終端所采集各實驗室設備的電流、電壓及其信號特征的歷史數據；
處理模塊，包括按照實驗室管理人員請求或系統狀態監測對來自數據存儲模塊中的歷史數據進行數據分析以獲得故障模式的數據分析單元，根據各實驗室設備的運行管理需求定制的測量指標并在實驗室設備出現故障時進行出錯警報的檢測控制單元，以及利用故障模式對檢測控制單元獲得的數據進行分析診斷的設備分析診斷單元；
接口模塊，用于對實驗室管理人員的任務請求進行響應，并交至處理模塊進行分析，按不同的請求類型觸發執行相應的數據處理模型；
系統管理模塊，用于監測數據采集終端、數據存儲模塊、處理模塊和接口模塊的工作狀態，當其工作狀態出現異常時，向實驗室管理人員發出警告。
在一個實施例中，數據分析單元包括用于對歷史數據進行分析，歷史數據包括iddt，分析方法包括用小波變換提取信號特征，用支持向量機訓練模型并根據訓練出的模型對故障進行診斷。本實施例中采用iddt的數據比iddq的數據包含更豐富的電路信息；本實施例中的小波分析具有多分辨率分析的特點，更適合探測正常信號中夾帶的瞬態反常信號，并能對其進行有效的特征提取；本實施例中的支持向量機比神經網絡能夠更好的克服實驗室的電流、電壓數據相對較少的小樣本問題和過擬合的問題，使用效果更好。
在一個實施例中，用支持向量機訓練模型并根據訓練出的模型對故障進行診斷，包括：所用支持向量機的核函數為一種徑向基核函數，其表達式為：
其中，k(x,y)為核函數，‖x-y‖為x-y的1范數，y為核函數中心，c為預置的參數。通過該實施方式，支持向量機的訓練和診斷都比使用常規的高斯核函數要快，而比使用普通的二次有理核函數對參數的依賴性更低，可以使支持向量機訓練模型并根據訓練出的模型對故障進行診斷的速度更快和更穩定，更容易進行實時監測。
在一個實施例中，檢測控制單元包括根據各實驗室設備的運行管理需求定制相應的測量指標的指標制定子單元，對所采集各實驗室設備的實時數據進行監測并在數據特征超過警報閾值時進行出錯警報的監測警報子單元，以及對所采集各實驗室設備的實時數據進行數據篩選的數據篩選子單元，測量指標包括測量時間范圍、故障類型范圍、警報閾值和測量頻度。通過這種實時方式，可以在電流和電壓數據較少時，通過人工指定的方式來實現初步的監測功能，能一定程度避免實驗室運行初期由于數據不足造成的監測空白。
在一個實施例中，數據篩選子單元用于篩選出未出現故障時的實時數據，并將其標記為正常數據標簽后存入數據存儲模塊。通過這種實施方式，可以在實驗室運行初期的電流和電壓數據的收集階段收集剔除異常的數據，使數據的準確性更好，從而保證支持向量機的訓練的有效性。
在一個實施例中，歷史包括其他相同類型實驗室的電流、電壓及其信號特征的歷史數據。通過該實施方式，使多個實驗室共享電流、電壓及其信號特征的數據，增加了數據量，能夠訓練出更準確的支持向量機模型，從而能夠對故障進行更準確的診斷。
在一個實施例中，單個數據采集終端所要采集信號的實驗室設備中不包含2個及以上的相同的實驗室設備。通過該實施方式，一個所發現的故障現象有很大的概率只對應一個實驗室設備，從而可以通過單個數據采集終端的數據，更容易的判斷是哪個具體的實驗室設備出現的故障，使故障實驗室設備的排查更加快速。
在一個實施例中，系統管理模塊，以預置的時間間隔監測數據采集終端、數據存儲模塊、處理模塊和接口模塊的工作狀態，當其工作狀態出現異常時，向實驗室管理人員發出警告。預置的時間間隔可以通過人工修改。通過該實施方式，可以在實驗室設備運行頻繁時，如工作日的白天，進行高頻度的監測，保證及時對實驗室設備的監測，又可以在實驗室設備運行較少時，如夜晚，進行低頻度的監測，對實驗室管理人員的消息(實驗室設備運行正常時也需要定時發送設備狀態信息，避免無法及時發現監測系統自身的故障)推送不至于太過頻繁，使實驗室管理人員厭煩。
本發明提供的用于實驗室設備的電流和電壓的大數據分析構架，能夠對監測實驗室設備是否出故障進行實時監控，并可以對故障進行定位，且本發明提供的分析構件計算量小，可以實時對電流數據進行監控、分析，且當發現故障時，可以及時通知實驗室管理人員，避免設備更嚴重的損壞，造成經濟損失。
本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。