CN114726750B - 基于物联网平台的设备故障检测分析方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于物联网平台的设备故障检测分析方法和***，其对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，并将得到的故障检测信息标注后上传至物联网平台；对所有故障检测信息进行聚类分析，以此将故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合，并从中提取得到相应的共同故障表现特征信息；最后，根据共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因和故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息，这样能够对大量终端设备的故障检测信息进行集中和分类的分析，以此提高对终端设备的故障检测速度和准确性，提高对存在故障的终端设备的处理率与解决率。

Description

基于物联网平台的设备故障检测分析方法和***

技术领域

本发明涉及物联网平台管理的技术领域，特别涉及基于物联网平台的设备故障检测分析方法和***。

背景技术

物联网平台连接的终端设备数量众多，并且不同终端设备在运行过程中发生的故障情况并不完全相同，当终端设备发生故障时，物联网平台需要对相应的终端设备进行故障检测，并将检测得到的故障数据进行分析，以此确定终端设备的故障类型。鉴于物联网平台关联的终端设备的复杂性，若直接对每个终端设备进行逐一的故障检测和分析，必然导致物联网平台整体运行效率和响应速度的降低，同时也无法及时对存在故障的终端设备进行维修，从而大大降低物联网平台的运行稳定性和安全性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于物联网平台的设备故障检测分析方法和***，其对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，并将得到的故障检测信息标注后上传至物联网平台；对所有故障检测信息进行聚类分析，以此将故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合，并从中提取得到相应的共同故障表现特征信息；最后，根据共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因和故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息，这样能够对大量终端设备的故障检测信息进行集中和分类的分析，以此提高对终端设备的故障检测速度和准确性，提高对存在故障的终端设备的处理率与解决率，从而提高物联网平台的运行稳定性和安全性。

本发明提供基于物联网平台的设备故障检测分析方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1，对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台；

步骤S2，对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将所述故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息；

步骤S3，根据所述共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；并确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息；

进一步，在所述步骤S1中，对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台具体包括：

步骤S101，对接入到物联网平台的所有终端设备分别进行工作电压检测、数据传输速率检测和工作温度检测，从而获得每个终端设备各自的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息；

步骤S102，获取每个终端设备在物联网平台中的IP地址信息和地理位置信息，以此作为所述终端设备属性信息；将所述工作电压值检测信息、所述数据传输速率检测信息和所述工作温度值检测信息打包形成检测信息数据包后，以所述终端设备属性信息作为所述检测信息数据包的索引标注信息，再将所述检测信息数据包上传至物联网平台；

进一步，在所述步骤S2中，对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将所述故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息具体包括：

步骤S201，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据所述聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合；

步骤S202，从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有检测信息数据包在工作电压值、数据传输速率和工作温度值中各自的共同故障表现特征信息；其中，所述共同故障表现特征信息包括供电电压起伏变化值、数据传输速率实际值和工作温度起伏变化值中的任意一者；

进一步，在所述步骤S201中，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据所述聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合具体包括：

所有检测信息数据包中包含的检测信息均为二进制形式，在二进制形式的检测信息中分别包含检测信息的帧头、检测数据和帧尾三部分，其中帧头的位数为5位，帧尾的位数为5位，帧尾用于表示检测信息的结束，帧头用于表示检测信息的开始，在帧头中不同层面的帧头数据是不相同的，并且在帧头最后两位上还包含终端设备的编号信息，所述编号信息为转换为十进制后终端设备对应的安装排列顺序号，从而将所有检测信息数据包进行聚类分析，其具体过程为：

步骤S2011，利用下面公式(1)，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类，

在上述公式(1)，所述聚类为按照每个终端设备聚类成每一列且按照每个终端设备的工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面聚类成每一行，从而形成一个3行n列的聚类矩阵，其中n表示所有终端设备的总数量；[i(a),j(a)]表示所有检测信息数据包中的第a个检测信息在聚类矩阵中的行列位置；i(a)表示行位置；j(a)表示列位置；B(a)表示所有检测信息数据包中的第a个检测信息的帧头；>>表示右移运算符号；U₀表示工作电压值检测信息的标准帧头，并且U₀＝10100；V₀表示数据传输速率检测信息的标准帧头，并且V₀＝11000；Q₀表示工作温度值检测信息的标准帧头，并且Q₀＝11100；&&表示按位与运算；{}₁₀表示将括号内的数据转换为十进制形式数据；

步骤S2012，利用下面公式(2)，根据聚类后的聚类矩阵得到所有终端设备的聚类分析结果，

在上述公式(2)中，K(i,j)表示从三个层面进行聚类分析得到的聚类分析结果矩阵中第i行第j列的分析结果值；M(i,j)表示聚类矩阵中第i行第j列的二进制形式检测信息；L表示所有检测信息数据包中包含的单个检测信息的二进制位数；

表示二进制数中前5位数值为0后L-10位数值为1；[u_min,u_max]表示所述终端设备的正常工作电压范围；[v_min,v_max]表示所述终端设备的数据传输速率范围；[q_min,q_max]表示所述终端设备的正常工作温度范围；D{}表示if判断函数，若括号内的不等式判断为真，则函数值为1，反之函数值为0；

步骤S2013，利用下面公式(3)，根据所有终端设备的聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分为若干故障检测信息子集合，

在上述公式(3)中，A(j)表示对所有检测信息数据包进行划分后得到的划分矩阵；所述划分矩阵总共具有8种形式，分别为

将j的值从1取到n过程中，把A(j)值相同的同种形式的j值所对应的聚类矩阵中的第j列进行提取后，将提取得到所有信息进行组合形成集合，再将所有检测信息数据包划分为若干故障检测信息子集合。

进一步，在所述步骤S3中，根据所述共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；并确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息具体包括：

步骤S301，根据所述共同故障表现特征信息，从预设终端设备故障表现与故障原因对照表中查找出每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；

步骤S302，根据存在共用故障原因的所有终端设备各自的IP地址信息和地理位置信息，确定存在共同故障原因的所有终端设备的整体覆盖地理范围，从而向维修人员终端发送包含每个终端设备的IP地址信息和故障原因的维修通知消息。

本发明还提供基于物联网平台的设备故障检测分析***，其特征在于，其包括终端设备故障检测模块、故障检测信息聚类分析模块、故障原因确定模块和维修通知消息发送模块；其中，

所述终端设备故障检测模块用于对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台；

所述故障检测信息聚类分析模块用于对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将所述故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息；

所述故障原因确定模块用于根据所述共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；

所述维修通知消息发送模块用于确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息；

进一步，所述终端设备故障检测模块用于对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台具体包括：

对接入到物联网平台的所有终端设备分别进行工作电压检测、数据传输速率检测和工作温度检测，从而获得每个终端设备各自的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息；

获取每个终端设备在物联网平台中的IP地址信息和地理位置信息，以此作为所述终端设备属性信息；将所述工作电压值检测信息、所述数据传输速率检测信息和所述工作温度值检测信息打包形成检测信息数据包后，以所述终端设备属性信息作为所述检测信息数据包的索引标注信息，再将所述检测信息数据包上传至物联网平台；

进一步，所述故障检测信息聚类分析模块用于对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将所述故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息具体包括：

对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据所述聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合；

从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有检测信息数据包在工作电压值、数据传输速率和工作温度值中各自的共同故障表现特征信息；其中，所述共同故障表现特征信息包括供电电压起伏变化值、数据传输速率实际值和工作温度起伏变化值中的任意一者；

进一步，所述故障原因确定模块用于根据所述共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因具体包括：

根据所述共同故障表现特征信息，从预设终端设备故障表现与故障原因对照表中查找出每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；

以及，

所述维修通知消息发送模块用于确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息具体包括：

根据存在共用故障原因的所有终端设备各自的IP地址信息和地理位置信息，确定存在共同故障原因的所有终端设备的整体覆盖地理范围，从而向维修人员终端发送包含每个终端设备的IP地址信息和故障原因的维修通知消息。

相比于现有技术，该基于物联网平台的设备故障检测分析方法和***对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，并将得到的故障检测信息标注后上传至物联网平台；对所有故障检测信息进行聚类分析，以此将故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合，并从中提取得到相应的共同故障表现特征信息；最后，根据共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因和故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息，这样能够对大量终端设备的故障检测信息进行集中和分类的分析，以此提高对终端设备的故障检测速度和准确性，提高对存在故障的终端设备的处理率与解决率，从而提高物联网平台的运行稳定性和安全性

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于物联网平台的设备故障检测分析方法的流程示意图。

图2为本发明提供的基于物联网平台的设备故障检测分析***的结构示意图。

具体实施方式

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作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。

参阅图1，为本发明实施例提供的基于物联网平台的设备故障检测分析方法的流程示意图。该基于物联网平台的设备故障检测分析方法包括如下步骤：

步骤S1，对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台；

步骤S2，对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将该故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息；

步骤S3，根据该共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；并确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息。

上述技术方案的有益效果为：该基于物联网平台的设备故障检测分析方法对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，并将得到的故障检测信息标注后上传至物联网平台；对所有故障检测信息进行聚类分析，以此将故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合，并从中提取得到相应的共同故障表现特征信息；最后，根据共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因和故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息，这样能够对大量终端设备的故障检测信息进行集中和分类的分析，以此提高对终端设备的故障检测速度和准确性，提高对存在故障的终端设备的处理率与解决率，从而提高物联网平台的运行稳定性和安全性。

优选地，在该步骤S1中，对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台具体包括：

步骤S101，对接入到物联网平台的所有终端设备分别进行工作电压检测、数据传输速率检测和工作温度检测，从而获得每个终端设备各自的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息；

步骤S102，获取每个终端设备在物联网平台中的IP地址信息和地理位置信息，以此作为该终端设备属性信息；将该工作电压值检测信息、该数据传输速率检测信息和该工作温度值检测信息打包形成检测信息数据包后，以该终端设备属性信息作为该检测信息数据包的索引标注信息，再将该检测信息数据包上传至物联网平台。

上述技术方案的有益效果为：物联网平台通常连接有大量不同类型的终端设备，若这些终端设备在工作过程中存在故障，其对应的工作电压、数据传输速率和工作温度中的至少一者会存在异常，此时对每个终端设备进行工作电压检测、数据传输速率检测和工作温度检测，能够得到相应的故障检测信息。此外，不同终端设备在物联网平台中均具有唯一的IP地址信息和地理位置信息，通过上述两种信息能够在虚拟空间和现实空间中对终端设备进行标定，以便于后续对存在故障的终端设备进行准确的定位。

优选地，在该步骤S2中，对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将该故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息具体包括：

步骤S201，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据该聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合；

步骤S202，从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有检测信息数据包在工作电压值、数据传输速率和工作温度值中各自的共同故障表现特征信息；其中，该共同故障表现特征信息包括供电电压起伏变化值、数据传输速率实际值和工作温度起伏变化值中的任意一者。

上述技术方案的有益效果为：不同终端设备在工作过程中可能发生相同的故障问题，若对每个终端设备的故障检测信息逐一进行分析，这会增加故障检测信息的数据处理工作量，并且还降低故障检测信息的分析准确性。通过对该故障检测信息进行聚类分析，能够将存在同一类故障的终端设备进行整合分析，从而将存在同一类故障的终端设备进行归类划分，从而提高对所有终端设备的故障检测分析效率和分析准确性。

优选地，在该步骤S201中，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据该聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合具体包括：

所有检测信息数据包中包含的检测信息均为二进制形式，在二进制形式的检测信息中分别包含检测信息的帧头、检测数据和帧尾三部分，其中帧头的位数为5位，帧尾的位数为5位，帧尾用于表示检测信息的结束，帧头用于表示检测信息的开始，在帧头中不同层面的帧头数据是不相同的，并且在帧头最后两位上还包含终端设备的编号信息，该编号信息为转换为十进制后终端设备对应的安装排列顺序号，从而将所有检测信息数据包进行聚类分析，其具体过程为：

步骤S2011，利用下面公式(1)，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类，

在上述公式(1)，该聚类为按照每个终端设备聚类成每一列且按照每个终端设备的工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面聚类成每一行，从而形成一个3行n列的聚类矩阵，其中n表示所有终端设备的总数量；[i(a),j(a)]表示所有检测信息数据包中的第a个检测信息在聚类矩阵中的行列位置；i(a)表示行位置；j(a)表示列位置；B(a)表示所有检测信息数据包中的第a个检测信息的帧头；>>表示右移运算符号；U₀表示工作电压值检测信息的标准帧头，并且U₀＝10100；V₀表示数据传输速率检测信息的标准帧头，并且V₀＝11000；Q₀表示工作温度值检测信息的标准帧头，并且Q₀＝11100；&&表示按位与运算；{}₁₀表示将括号内的数据转换为十进制形式数据；

步骤S2012，利用下面公式(2)，根据聚类后的聚类矩阵得到所有终端设备的聚类分析结果，

在上述公式(2)中，K(i,j)表示从三个层面进行聚类分析得到的聚类分析结果矩阵中第i行第j列的分析结果值；M(i,j)表示聚类矩阵中第i行第j列的二进制形式检测信息；L表示所有检测信息数据包中包含的单个检测信息的二进制位数；

表示二进制数中前5位数值为0后L-10位数值为1；[u_min,u_max]表示该终端设备的正常工作电压范围；[v_min,v_max]表示该终端设备的数据传输速率范围；[q_min,q_max]表示该终端设备的正常工作温度范围；D{}表示if判断函数，若括号内的不等式判断为真，则函数值为1，反之函数值为0；

步骤S2013，利用下面公式(3)，根据所有终端设备的聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分为若干故障检测信息子集合，

在上述公式(3)中，A(j)表示对所有检测信息数据包进行划分后得到的划分矩阵；该划分矩阵总共具有8种形式，分别为

将j的值从1取到n过程中，把A(j)值相同的同种形式的j值所对应的聚类矩阵中的第j列进行提取后，将提取得到所有信息进行组合形成集合，再将所有检测信息数据包划分为若干故障检测信息子集合。

上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类，从而可以从两个方向同时对所述检测信息数据进行聚类，进而形成两个维度的矩阵形式，便于后续的计算和分析；然后利用上述公式(2)根据聚类后的聚类矩阵得到所有终端设备的聚类分析结果，一是可以将聚类分析的结果以矩阵的形式直观的展示出来，二是可以便于计算机的自动计算通过聚类分析结果将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合；最后利用上述公式(3)将利根据所有终端设备的聚类分析结果将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合，从而将每一个同种故障类型的检测数据按照终端设备的类别进行合理清晰的划分，做到了可以自动划分整齐并且故障类型准确的信息子集合。

优选地，在该步骤S3中，根据该共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；并确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息具体包括：

步骤S301，根据该共同故障表现特征信息，从预设终端设备故障表现与故障原因对照表中查找出每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；

步骤S302，根据存在共用故障原因的所有终端设备各自的IP地址信息和地理位置信息，确定存在共同故障原因的所有终端设备的整体覆盖地理范围，从而向维修人员终端发送包含每个终端设备的IP地址信息和故障原因的维修通知消息。

上述技术方案的有益效果为：当不同终端设备存在如工作电压起伏过大、数据传输速率过低或者工作温度过高等共同故障表现特征信息时，可根据预设终端设备故障表现与故障原因对照表中查找出每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因，其中该对照表可通过对多种不同终端设备的历史故障发生情况进行分析而得到的。随后对存在共同故障原因的所有终端设备的分布范围进行确定，并通过维修人员的智能手机等终端通知维修人员前往故障终端设备所在的位置进行维修，这样能够提高对故障终端设备的维修效率。

参阅图2，为本发明实施例提供的基于物联网平台的设备故障检测分析***的结构示意图。该基于物联网平台的设备故障检测分析***包括终端设备故障检测模块、故障检测信息聚类分析模块、故障原因确定模块和维修通知消息发送模块；其中，

该终端设备故障检测模块用于对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台；

该故障检测信息聚类分析模块用于对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将该故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息；

该故障原因确定模块用于根据该共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；

该维修通知消息发送模块用于确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息。

上述技术方案的有益效果为：该基于物联网平台的设备故障检测分析***对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，并将得到的故障检测信息标注后上传至物联网平台；对所有故障检测信息进行聚类分析，以此将故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合，并从中提取得到相应的共同故障表现特征信息；最后，根据共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因和故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息，这样能够对大量终端设备的故障检测信息进行集中和分类的分析，以此提高对终端设备的故障检测速度和准确性，提高对存在故障的终端设备的处理率与解决率，从而提高物联网平台的运行稳定性和安全性。

优选地，该终端设备故障检测模块用于对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台具体包括：

对接入到物联网平台的所有终端设备分别进行工作电压检测、数据传输速率检测和工作温度检测，从而获得每个终端设备各自的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息；

获取每个终端设备在物联网平台中的IP地址信息和地理位置信息，以此作为该终端设备属性信息；将该工作电压值检测信息、该数据传输速率检测信息和该工作温度值检测信息打包形成检测信息数据包后，以该终端设备属性信息作为该检测信息数据包的索引标注信息，再将该检测信息数据包上传至物联网平台。

上述技术方案的有益效果为：物联网平台通常连接有大量不同类型的终端设备，若这些终端设备在工作过程中存在故障，其对应的工作电压、数据传输速率和工作温度中的至少一者会存在异常，此时对每个终端设备进行工作电压检测、数据传输速率检测和工作温度检测，能够得到相应的故障检测信息。此外，不同终端设备在物联网平台中均具有唯一的IP地址信息和地理位置信息，通过上述两种信息能够在虚拟空间和现实空间中对终端设备进行标定，以便于后续对存在故障的终端设备进行准确的定位。

优选地，该故障检测信息聚类分析模块用于对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将该故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息具体包括：

对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据该聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合；

从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有检测信息数据包在工作电压值、数据传输速率和工作温度值中各自的共同故障表现特征信息；其中，该共同故障表现特征信息包括供电电压起伏变化值、数据传输速率实际值和工作温度起伏变化值中的任意一者。

上述技术方案的有益效果为：不同终端设备在工作过程中可能发生相同的故障问题，若对每个终端设备的故障检测信息逐一进行分析，这会增加故障检测信息的数据处理工作量，并且还降低故障检测信息的分析准确性。通过对该故障检测信息进行聚类分析，能够将存在同一类故障的终端设备进行整合分析，从而将存在同一类故障的终端设备进行归类划分，从而提高对所有终端设备的故障检测分析效率和分析准确性。

优选地，该故障原因确定模块用于根据该共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因具体包括：

根据该共同故障表现特征信息，从预设终端设备故障表现与故障原因对照表中查找出每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；

以及，

该维修通知消息发送模块用于确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息具体包括：

根据存在共用故障原因的所有终端设备各自的IP地址信息和地理位置信息，确定存在共同故障原因的所有终端设备的整体覆盖地理范围，从而向维修人员终端发送包含每个终端设备的IP地址信息和故障原因的维修通知消息。

上述技术方案的有益效果为：当不同终端设备存在如工作电压起伏过大、数据传输速率过低或者工作温度过高等共同故障表现特征信息时，可根据预设终端设备故障表现与故障原因对照表中查找出每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因，其中该对照表可通过对多种不同终端设备的历史故障发生情况进行分析而得到的。随后对存在共同故障原因的所有终端设备的分布范围进行确定，并通过维修人员的智能手机等终端通知维修人员前往故障终端设备所在的位置进行维修，这样能够提高对故障终端设备的维修效率。

从上述实施例的内容可知，该基于物联网平台的设备故障检测分析方法和***对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，并将得到的故障检测信息标注后上传至物联网平台；对所有故障检测信息进行聚类分析，以此将故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合，并从中提取得到相应的共同故障表现特征信息；最后，根据共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因和故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息，这样能够对大量终端设备的故障检测信息进行集中和分类的分析，以此提高对终端设备的故障检测速度和准确性，提高对存在故障的终端设备的处理率与解决率，从而提高物联网平台的运行稳定性和安全性

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.基于物联网平台的设备故障检测分析方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1，对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台；

步骤S2，对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将所述故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息；

步骤S3，根据所述共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；并确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息；

其中，在所述步骤S1中，对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台具体包括：

步骤S101，对接入到物联网平台的所有终端设备分别进行工作电压检测、数据传输速率检测和工作温度检测，从而获得每个终端设备各自的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息；

步骤S102，获取每个终端设备在物联网平台中的IP地址信息和地理位置信息，以此作为所述终端设备属性信息；将所述工作电压值检测信息、所述数据传输速率检测信息和所述工作温度值检测信息打包形成检测信息数据包后，以所述终端设备属性信息作为所述检测信息数据包的索引标注信息，再将所述检测信息数据包上传至物联网平台；其中，在所述步骤S2中，对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将所述故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息具体包括：

步骤S201，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据所述聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合；

步骤S202，从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有检测信息数据包在工作电压值、数据传输速率和工作温度值中各自的共同故障表现特征信息；其中，所述共同故障表现特征信息包括供电电压起伏变化值、数据传输速率实际值和工作温度起伏变化值中的任意一者；其中，在所述步骤S201中，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据所述聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合具体包括：

所有检测信息数据包中包含的检测信息均为二进制形式，在二进制形式的检测信息中分别包含检测信息的帧头、检测数据和帧尾三部分，其中帧头的位数为5位，帧尾的位数为5位，帧尾用于表示检测信息的结束，帧头用于表示检测信息的开始，在帧头中不同层面的帧头数据是不相同的，并且在帧头最后两位上还包含终端设备的编号信息，所述编号信息为转换为十进制后终端设备对应的安装排列顺序号，从而将所有检测信息数据包进行聚类分析，其具体过程为：

步骤S2011，利用下面公式(1)，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类，

在上述公式(1)，所述聚类为按照每个终端设备聚类成每一列且按照每个终端设备的工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面聚类成每一行，从而形成一个3行n列的聚类矩阵，其中n表示所有终端设备的总数量；[i(a),j(a)]表示所有检测信息数据包中的第a个检测信息在聚类矩阵中的行列位置；i(a)表示行位置；j(a)表示列位置；B(a)表示所有检测信息数据包中的第a个检测信息的帧头；>>表示右移运算符号；U₀表示工作电压值检测信息的标准帧头，并且U₀＝10100；V₀表示数据传输速率检测信息的标准帧头，并且V₀＝11000；Q₀表示工作温度值检测信息的标准帧头，并且Q₀＝11100；&&表示按位与运算；{}₁₀表示将括号内的数据转换为十进制形式数据；

步骤S2012，利用下面公式(2)，根据聚类后的聚类矩阵得到所有终端设备的聚类分析结果，

在上述公式(2)中，K(i,j)表示从三个层面进行聚类分析得到的聚类分析结果矩阵中第i行第j列的分析结果值；M(i,j)表示聚类矩阵中第i行第j列的二进制形式检测信息；L表示所有检测信息数据包中包含的单个检测信息的二进制位数；

表示二进制数中前5位数值为0后L-10位数值为1；[u_min,u_max]表示所述终端设备的正常工作电压范围；[v_min,v_max]表示所述终端设备的数据传输速率范围；[q_min,q_max]表示所述终端设备的正常工作温度范围；D{}表示if判断函数，若括号内的不等式判断为真，则函数值为1，反之函数值为0；

步骤S2013，利用下面公式(3)，根据所有终端设备的聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分为若干故障检测信息子集合，

在上述公式(3)中，A(j)表示对所有检测信息数据包进行划分后得到的划分矩阵；所述划分矩阵总共具有8种形式，分别为

将j的值从1取到n过程中，把A(j)值相同的同种形式的j值所对应的聚类矩阵中的第j列进行提取后，将提取得到所有信息进行组合形成集合，再将所有检测信息数据包划分为若干故障检测信息子集合。

2.如权利要求1所述的基于物联网平台的设备故障检测分析方法，其特征在于：

在所述步骤S3中，根据所述共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；并确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息具体包括：

步骤S301，根据所述共同故障表现特征信息，从预设终端设备故障表现与故障原因对照表中查找出每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；

步骤S302，根据存在共用故障原因的所有终端设备各自的IP地址信息和地理位置信息，确定存在共同故障原因的所有终端设备的整体覆盖地理范围，从而向维修人员终端发送包含每个终端设备的IP地址信息和故障原因的维修通知消息。

3.基于物联网平台的设备故障检测分析***，其特征在于，其包括终端设备故障检测模块、故障检测信息聚类分析模块、故障原因确定模块和维修通知消息发送模块；其中，

所述终端设备故障检测模块用于对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台；

所述故障检测信息聚类分析模块用于对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将所述故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息；

所述故障原因确定模块用于根据所述共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；

所述维修通知消息发送模块用于确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息；其中，所述终端设备故障检测模块用于对接入到物联网平台的所有终端设备进行故障检测，以此得到相应的故障检测信息；将所有故障检测信息进行终端设备属性信息的标注后上传至物联网平台具体包括：

对接入到物联网平台的所有终端设备分别进行工作电压检测、数据传输速率检测和工作温度检测，从而获得每个终端设备各自的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息；

获取每个终端设备在物联网平台中的IP地址信息和地理位置信息，以此作为所述终端设备属性信息；将所述工作电压值检测信息、所述数据传输速率检测信息和所述工作温度值检测信息打包形成检测信息数据包后，以所述终端设备属性信息作为所述检测信息数据包的索引标注信息，再将所述检测信息数据包上传至物联网平台；

其中，所述故障检测信息聚类分析模块用于对所有故障检测信息进行聚类分析，并根据聚类分析结果，将所述故障检测信息划分为若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有故障检测信息的共同故障表现特征信息具体包括：

对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据所述聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合；从每个故障检测信息子集合中提取得到子集合包含的所有检测信息数据包在工作电压值、数据传输速率和工作温度值中各自的共同故障表现特征信息；其中，所述共同故障表现特征信息包括供电电压起伏变化值、数据传输速率实际值和工作温度起伏变化值中的任意一者；

其中，所述对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类分析，从而得到所有终端设备在工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面上的聚类分析结果；根据所述聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分若干故障检测信息子集合具体包括：

所有检测信息数据包中包含的检测信息均为二进制形式，在二进制形式的检测信息中分别包含检测信息的帧头、检测数据和帧尾三部分，其中帧头的位数为5位，帧尾的位数为5位，帧尾用于表示检测信息的结束，帧头用于表示检测信息的开始，在帧头中不同层面的帧头数据是不相同的，并且在帧头最后两位上还包含终端设备的编号信息，所述编号信息为转换为十进制后终端设备对应的安装排列顺序号，从而将所有检测信息数据包进行聚类分析，其具体过程为：

步骤S2011，利用下面公式(1)，对所有检测信息数据包中的工作电压值检测信息、数据传输速率检测信息和工作温度值检测信息进行聚类，

在上述公式(1)，所述聚类为按照每个终端设备聚类成每一列且按照每个终端设备的工作电压、数据传输速率和工作温度三个层面聚类成每一行，从而形成一个3行n列的聚类矩阵，其中n表示所有终端设备的总数量；[i(a),j(a)]表示所有检测信息数据包中的第a个检测信息在聚类矩阵中的行列位置；i(a)表示行位置；j(a)表示列位置；B(a)表示所有检测信息数据包中的第a个检测信息的帧头；>>表示右移运算符号；U₀表示工作电压值检测信息的标准帧头，并且U₀＝10100；V₀表示数据传输速率检测信息的标准帧头，并且V₀＝11000；Q₀表示工作温度值检测信息的标准帧头，并且Q₀＝11100；&&表示按位与运算；{}₁₀表示将括号内的数据转换为十进制形式数据；

步骤S2012，利用下面公式(2)，根据聚类后的聚类矩阵得到所有终端设备的聚类分析结果，

在上述公式(2)中，K(i,j)表示从三个层面进行聚类分析得到的聚类分析结果矩阵中第i行第j列的分析结果值；M(i,j)表示聚类矩阵中第i行第j列的二进制形式检测信息；L表示所有检测信息数据包中包含的单个检测信息的二进制位数；

表示二进制数中前5位数值为0后L-10位数值为1；[u_min,u_max]表示所述终端设备的正常工作电压范围；[v_min,v_max]表示所述终端设备的数据传输速率范围；[q_min,q_max]表示所述终端设备的正常工作温度范围；D{}表示if判断函数，若括号内的不等式判断为真，则函数值为1，反之函数值为0；

步骤S2013，利用下面公式(3)，根据所有终端设备的聚类分析结果，将所有检测信息数据包划分为若干故障检测信息子集合，

在上述公式(3)中，A(j)表示对所有检测信息数据包进行划分后得到的划分矩阵；所述划分矩阵总共具有8种形式，分别为

将j的值从1取到n过程中，把A(j)值相同的同种形式的j值所对应的聚类矩阵中的第j列进行提取后，将提取得到所有信息进行组合形成集合，再将所有检测信息数据包划分为若干故障检测信息子集合。

4.如权利要求3所述的基于物联网平台的设备故障检测分析***，其特征在于：

所述故障原因确定模块用于根据所述共同故障表现特征信息，确定每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因具体包括：根据所述共同故障表现特征信息，从预设终端设备故障表现与故障原因对照表中查找出每个故障检测信息子集合对应的所有终端设备的共同故障原因；

以及，

所述维修通知消息发送模块用于确定存在共同故障原因的所有终端设备的故障发生范围，从而向维修人员终端发送相应的维修通知消息具体包括：

根据存在共用故障原因的所有终端设备各自的IP地址信息和地理位置信息，确定存在共同故障原因的所有终端设备的整体覆盖地理范围，从而向维修人员终端发送包含每个终端设备的IP地址信息和故障原因的维修通知消息。

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