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eqpalg — 设备算法监控进程
概述
eqpalg（Equipment Process Algorithm）是 EIS 系统中的核心设备监控与报警引擎。它基于宝信 PACE 平台构建，通过 ICE 中间件与系统内其他进程通信，从 iHyperDB 实时数据库和共享内存获取工业现场数据，根据数据库中配置的规则对设备运行状态进行实时监控、统计分析和报警。
进程架构
eqpalg 以 3 个子进程 的形式运行，通过 ICE 通信协作：
| 进程名 | ProcessType | 功能 |
|---|---|---|
eqpalg-mon |
kMon | 监控进程 — 实时读取共享内存数据，周期性执行所有启用的规则，产出实时报警；同时维护共享内存缓存和数据库时间戳 |
eqpalg-cron |
kCron | 定时任务进程 — 按固定周期（默认24小时）查询 iHyperDB 历史数据，执行统计分析（如置信区间更新、样本累积） |
eqpalg-task |
kTask | 单次执行进程 — 响应用户在页面上发起的一次性分析任务，从 iHyperDB 拉取指定时间范围的历史数据，运行算法并返回结果 |
关键依赖
- ICE — 进程间通信（接收电文、转发请求）
- DB2 — 存储规则配置、报警记录、样本数据和统计结果
- iHyperDB — 工业实时/历史数据库，存储设备 tag 点数据
- 共享内存（SHM） — 实时数据的低延迟访问通道
- Boost — 通用工具库（filesystem, serialization, stacktrace 等）
- dlib / mlpack / Armadillo / Eigen3 — 机器学习与数值计算库
- nlohmann/json — JSON 解析
核心工作流
┌─────────────┐
│ DB2 (配置) │
└──────┬──────┘
│ 读取规则配置
▼
┌────────────────────────┐
│ AlgorithmManager │
│ (构建所有规则实例) │
└───────────┬────────────┘
│
┌─────────────┼─────────────┐
▼ ▼ ▼
┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐
│eqpalg-mon│ │eqpalg-cron│ │eqpalg-task│
└────┬─────┘ └────┬─────┘ └────┬─────┘
│ │ │
共享内存(实时) iHyperDB(历史) iHyperDB
│ │ │
▼ ▼ ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ threads::Manager │
│ (多线程调度，每个 TaskSeq 一个线程) │
└──────────────┬──────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ HandlerExec │
│ (单个线程的执行句柄，管理规则集) │
└──────────────┬──────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ AlgBase │
│ (具体算法实例的执行) │
└──────────────┬──────────────────────┘
│
▼
┌──────────────┐
│ 报警 / 统计结果 │
└──────────────┘
ICE 电文接口
进程通过 EqpAlgICEI 接收三类 ICE 调用：
-
SendDataShort(eventNo, seq) — 处理控制指令：
eventNo=99999：规则增删改查/执行指令（mon 进程转发给 cron）eventNo=11111：收到外部报警信息，转发报警eventNo=22222：更新规则的上下限阈值
-
SendDataLong — 复杂数据接口（当前未实现具体逻辑）
-
TimeNotify(eventNo) — 定时任务触发：
eventNo=1：更新设备运行状态eventNo=2：更新规则统计的共享内存数据eventNo=5：定期向 dsm 进程推送最新 ruleId 列表和共享内存统计
规则生命周期
页面/外部发起 → ICE电文(JSON) → AlgorithmManager.dispose()
│
┌────────┬────────┬─────────┼──────────┬────────┐
▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼
kCreate kDelete kUpdate kEnable kReset kExec
(创建) (删除) (更新) (启/停用) (重置) (单次执行)
- 所有规则操作均通过 JSON 电文驱动
- 创建/更新时同步维护 DB2 表
T_RULE_CFG和T_RULE_RECORD_TIME
算法体系
所有算法类继承自 AlgBase，AlgBase 提供：
- 表达式解析引擎（基于
mix_cc::matheval） - iHyperDB/共享内存双数据源
- 执行间隔控制、心跳日志、前提条件判断
- 报警/正常数据保存、共享内存统计更新
当前使用的算法（18种）
| algId | 类名 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | ExpBase |
实时逻辑判断 | 对监控变量做布尔逻辑判断，触发报警 |
| 2 | ExpBase |
监控变量-上下限 | 检测变量是否超出上下限区间（含在线自学习） |
| 3 | ExpBase |
动作反馈-逻辑判断 | 当触发动作条件后，监测反馈是否在规定时间内到位 |
| 4 | ExpBase |
动作反馈-上下限 | 触发动作后，监测反馈变量是否回到合理区间 |
| 5 | ExpBase |
上下限-保持时间 | 变量超出区间并持续超过设定时间才报警 |
| 6 | ExpTimes |
运行时间累计 | 累计设备/部件运行时长，超阈值报警 |
| 7 | ExpTimes |
出现次数累计 | 累计事件发生次数，超阈值报警 |
| 8 | TrendSlope2 |
斜率监控 | 监测变量变化趋势（斜率），检测过快变化 |
| 9 | Roller2 |
离群检测(百分比) | 同组多变量中检测某个值偏离群体百分比 |
| 10 | FaultCode |
故障代码解析(整体) | 将数字故障码与 DB2 字典表比对，解析为可读故障信息 |
| 11 | FaultCode |
故障代码解析(按位) | 按位解析数字故障码，适用于组合故障信号 |
| 12 | ExpSample2D |
多项式拟合 | Cron 累积 XY 样本，Mon 用拟合多项式做预测与偏差检测 |
| 13 | ExpSample2D |
皮尔逊相关性 | Cron 累积样本计算相关系数，Mon 检测相关性偏离 |
| 14 | TrendSlope3 |
趋势检测增强版 | 斜率监控的改进版本 |
| 15 | GlitchDetection |
毛刺检测 | 检测数据中突发的尖峰/毛刺信号，可联动 Python 算法 |
| 16 | Roller3 |
离群检测(百分比v3) | 离群检测的改进版本 |
| 17 | ExpBound |
数据超限幅值 | 检测变量是否超出设定的误差限和警告限 |
| 18 | Roller3 |
离群检测(实际值v3) | 基于实际值阈值的离群检测 |
已弃用的算法（位于 .do_not_use/）
包括但不限于：样板曲线检测、CPC 检测、区间分布统计、波形监控、DTW 动态时间规整、一类 SVM 异常检测、KRR 核岭回归、FFT 频谱统计等实验性算法。这些代码保留供参考但不再参与编译。
表达式系统
基于 mix_cc::matheval 数学表达式解析引擎，规则配置中可书写数学表达式来引用 tag 变量和内置函数：
- 变量语法:
m{tagN}— 引用第 N 个监控 tag 点（如m{tag1}），s{tagN}— 动作开始时的快照值 - 自定义带状态函数（
StatExp::FunVars）:KeepT(N, T)— tagN 为真后保持 T 分钟KeepC(N)— tagN 为真后累计次数RiseEdge(N)— tagN 的上升沿检测Detect(N, T)— T 分钟内检测 tagN 是否为真
- hold 函数:
hold(N, T)— 将 tagN 保持 T 分钟不变 - 数学函数: 标准四则运算、三角函数、log、绝对值等
配置格式示例（JSON）：
{
"exp_str": "m{tag1} > (limit_up_ + 0.251) or m{tag1} < (limit_down_ - 0.251)",
"limit_up_": 800,
"limit_down_": 200,
"hold_time": 5000,
"delay_time": 1000
}
目录结构
eqpalg/
├── eqpalg.cpp/h # 进程入口，start() 中启动 ICE 服务
├── eqpalg_icei.cpp/h # ICE 接口实现，处理电文分发
├── algorithm_manager.cpp/h # 算法管理器：从 DB2 加载规则，协调生命周期
├── build_algorithm.cpp/h # 算法工厂：algId → 具体算法类实例
├── alg_base.cpp/h # 所有算法的基类，提供表达式引擎、数据获取等
├── gb_logger.cpp/h # 全局日志模块
├── gb_item_memory.cpp/h # 全局内存数据管理
├── algs/ # 算法实现
│ ├── exp_base.* # 表达式类算法 (algId 1-5)
│ ├── exp_times.* # 时间/次数累计 (algId 6-7)
│ ├── exp_bound.* # 限幅值检测 (algId 17)
│ ├── exp_sample2D.* # 二维拟合/相关性 (algId 12-13)
│ ├── trend_slope2.* # 斜率监控 (algId 8)
│ ├── trend_slope3.* # 斜率监控增强版 (algId 14)
│ ├── roller2.* # 离群检测 (algId 9)
│ ├── roller3.* # 离群检测 v3 (algId 16,18)
│ ├── fault_code.* # 故障代码解析 (algId 10-11)
│ ├── glitch_detection.* # 毛刺检测 (algId 15)
│ └── null.h # 空算法（未匹配时使用）
├── threads/ # 多线程调度
│ ├── manager.* # 线程管理器：按 TaskSeq 分配线程
│ └── handler_exec.* # 单线程执行句柄：管理队列，调度规则
├── exp_macro/ # 表达式宏（delta/max/min/hold/persist 等）
├── feature_extraction/ # 特征提取（LSM 拟合 / STA 统计 / 分布分析）
├── utility/ # 工具类
│ ├── alarm_poster.* # 报警推送
│ ├── alarm_handler.hpp # 报警处理器
│ ├── build_alarm_info.* # 报警信息构造
│ ├── condition_monitor.hpp # 条件监控
│ ├── eqp_stat.* # 设备统计
│ ├── eqp_status.* # 设备运行状态
│ ├── ExpModule.* # 表达式模块
│ ├── HoldTime.* # 保持时间处理
│ ├── update_data.* # 共享内存数据更新
│ ├── proxy_py.* # Python 算法代理
│ ├── StatExp.hpp # 带状态表达式函数
│ ├── VarsCache.hpp # 变量缓存
│ └── XorShift128Plus.hpp # 随机数生成器
├── table_struct/ # DB2 表结构映射（ORM）
├── define/ # 全局定义（枚举、常量、结构体）
├── doc/ # Doxygen 文档
├── .do_not_use/ # 弃用的算法代码（不参与编译）
└── CMakeLists.txt # 构建配置
数据流
现场PLC/传感器
│
▼
iHyperDB (实时/历史数据库) ──← cron/task 查询历史
│
▼
共享内存 (实时 tag 数据) ──← mon 实时读取
│
▼
eqpalg 进程
│
├──→ 报警 → ICE电文 → 其他系统 / 页面展示
├──→ 统计结果 → DB2 (T_RULE_RESULT, T_RULE_SAMPLE_*)
└──→ 运行状态 → DB2 (T_RULE_RECORD_TIME, T_EQP_*)
启动流程
eqpalg::start()— 根据模块名确定进程类型（mon/cron/task）- 创建
EqpAlgICEI实例 — 注册 ICE 接口 AlgorithmManager构造 — 从 DB2T_RULE_CFG表读取所有规则配置threads::Manager::start()— 按TaskSeq分组创建线程- 每个线程创建
HandlerExec，根据规则 algId 调用build_algorithm()创建算法实例 - mon 进程额外启动
mem_cached_thread_— 以约 19ms 间隔刷新共享内存缓存
相关进程
| 进程 | 关系 |
|---|---|
| dsm | eqpalg-mon 定期向 dsm 推送统计数据 |
| eqpalg-cron | eqpalg-mon 收到 99999 电文时转发给 cron |
| RICS | 同系统内其他设备算法进程 |
| 页面服务 | 通过 ICE 发送规则增删改查指令 |
作者
- Cat (null.null.null@qq.com)
- 宝信软件（Baosight Co. Ltd.）
- 版本: 0.1 (2021-09)