前沿技术研究 · DEEP LEARNING · V2.0

NeuralMix AI
混合终点卷积判断引擎

面向工业混合机（搅拌机）的智能终点判定系统：ModbusRTU 高速采集 → Redis 高速缓冲 → TimescaleDB 时序存储 → 实时特征 + 静态工艺参数融合的 1D-CNN 模型实时评估混合均匀度，参数持续稳定即判定混合完成（提示 / 自动停机）。

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0.15sModbusRTU 采样周期

13 + 12实时参数 + 静态工艺参数

v2.0Redis 缓冲 · 边缘计算架构

3Windows / Ubuntu / Jetson

系统架构

采集、缓冲、存储、判定、控制构成完整数据闭环，部署在 Windows / Ubuntu / NVIDIA Jetson 边缘计算机上。

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高速采集

ModbusRTU 串口 0.15s 轮询变频器 / 电机，13 项实时参数（新增贴壁噪音 ZaoYin）；采集规则可配置（如 SuDu > 0 才采集），支持串口扫描与自动探测。

⚡

Redis 高速缓冲

切片先进 Redis（List，上限 5 万条 / 保留 7 天）防高频直写 SQL 崩溃；满 500 条或 5s 批量转储，成功才清缓冲；Redis 不可用自动回退内存缓冲直写。

▤

时序存储

TimescaleDB 超表按天分块、自动保留 2 年、可压缩；MySQL 备份库与主库失败自动回退，数据双保险。

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实时判定

MixingMonitor 以卷积 8 项实时特征 + 12 项批次静态参数推理稳定度分数；阈值 + 连续稳定（收敛制）双条件判定，STOP 可联动 Modbus 自动停机。

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边缘部署

Windows / Ubuntu / NVIDIA Jetson (TX2) 均可作采集端；GPU 优先（CUDA / MPS），无 GPU 自动回退 CPU，Jetson 可只做采集 + 推理。

⌥

本地视窗

NeuralMix AI.exe 免安装运行，7+1 页签（采集控制 / 实时监控 / 混合判定 / 模型训练 / 数据概览 / 数据库管理 / 反馈记录 + 启动屏），局域网 HTTP 远程控制。

运行图表实录

以下均为系统实际输出的模型分析与判定图表。

NeuralMix AI 模型收敛分析 — 模型收敛分析 —— 损失函数收敛、平均绝对误差（MAE 0.044）、对数尺度收敛、收敛加速度、训练-验证差距（过拟合风险）与判定分数分布。

混合终点判定轨迹 - 稳定度收敛分析 — 混合终点判定轨迹 —— 稳定度分数实时曲线、判定阈值 0.85 与 STOP 触发点（样本 88）。

运行段参数场演化 —— 转速 / 电流 / 转矩 / 功率 / 频率 / 电压的 z-score 归一化时序场（±3σ 截断）。

异常检测 - 直流母线电压与电流分布 — 异常检测 —— 直流母线电压 / 运行电流分布与尖峰阈值（IsolationForest 辅助分析）。

运行段聚类分析 — 运行段聚类 —— K-Means（K=3）与 DBSCAN（eps=1.5）在 PCA / t-SNE 上的混合工况划分。

GTU-CNN 训练曲线 —— 运行状态分类（正转 / 反转 / 待机 / 空闲）的 Loss / Accuracy / F1。

GTU-CNN 混淆矩阵 —— 四类运行状态分类结果，实测 F1 分数约 0.958。

核心模型

◉

StabilityPredictor

1D-CNN 回归模型，50 点滑窗 + 批次静态参数常量通道融合，输出混合稳定度分数；阈值 + 最短稳定时间双条件判定，支持在线重训练与 A/B 对比。

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GTUCNN1D

门控 tanh 单元 + CNN 结构，运行状态分类（正转 / 反转 / 待机 / 空闲），实测 F1 分数约 0.958。

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异常检测与聚类

IsolationForest 异常检测 + KMeans / DBSCAN 运行段聚类，辅助分析混合过程异常工况。

⌕

反馈闭环

操作工停机反馈写入 feedback.db → 阈值自动建议，数据驱动模型持续优化，让判定越来越准。

工程化特性

自动停机（可选）

判定 STOP 时通过 Modbus 写控制寄存器真正停机；默认仅提示不动作，实机验证后方可启用。

远程控制

采集端内置 HTTP API，局域网任意电脑可连接控制采集启停、修改判定阈值与批次参数。

数据库管理

Navicat 式内置管理器：建库 / 建表 / 表结构 / 数据编辑 / 用户管理 / SQL 控制台，并可一键设为主库。

可视化

实时速度 / 电流 / 转矩 / 稳定度滚动曲线，COMSOL 风格收敛分析、参数场、判定轨迹图。

数据迁移

MySQL 旧库一键迁移至 TimescaleDB，支持试跑预览，生产数据平滑过渡。

安全设计

数据库操作全参数化 + 标识符白名单防注入，Token 鉴权控制远程访问。

开放 API

采集端提供 HTTP 接口，采集控制、判定配置、批次管理与训练全部可远程调用。

状态与串口

GET /api/status · GET /api/ports · POST /api/config/port · GET/POST /api/rule

判定与缓冲

GET /api/monitor · POST /api/monitor/config · GET /api/redis/status · POST /api/flush

批次管理

POST /api/batch/start · POST /api/batch/params · POST /api/batch/end · GET /api/batch/status

训练与控制

POST /api/train · GET /api/train/status · POST /api/autostop · GET /api/db_stats

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