一种变速率无线数据实时高精度采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种变速率无线数据实时高精度采集系统。本实用新型专利技术的采集系统包括多个智慧数据采集单元，同时在一个区域内工作，组成网状网络，通过无线通讯向外部的远端数据平台发送数据；本实用新型专利技术解决现有大多基于有线网络传输数据，安装过程中需要考虑供电、信号线架设、信号因干扰导致精度下降等等问题，实现了高度灵活的现场吸附式安装、实时高精度采集与传输、无线通讯，保证数据可靠传输的同时，确保信号质量，数据准确，并且大大降低能耗，做到电池续航10年以上，大大方便了分散式增强型控制系统的建立，服务于“工业4.0”智造模式。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及实时数据采集技术，具体涉及一种变速率无线数据实时精确采集系统。
技术介绍
“工业4.0”包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。“工业4.0”项目主要分为两大主题，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。无论是建设“智能工厂”，还是实现“智能生产”，都离不开数据的实时精确采集。只有对建筑、设备、物流、生产过程、工业过程，实现精确的实时数据采集，才能进一步对数据传输、分析、转化、决策，最终实现“智能工厂”和“智能生产”。现有数据采集设备及数据采集方法，大多基于有线网络传输，设计安装过程中需要考虑供电、信号线架设、信号因干扰导致精度下降等等问题。
技术实现思路
鉴于以上现有技术中存在的这些问题，本技术提出一种无线数据实时精确采集系统，旨在实现吸附式安装、无线通讯、实时高精度采集与传输、电池续航10年以上。本技术的目的在于提供一种变速率无线数据实时高精度采集系统。本技术的变速率无线数据实时高精度采集系统包括多个智慧数据采集单元，多个智慧数据采集单元同时在一个区域内工作，组成网状网络，通过无线通讯向外部的远端数据平台发送数据；每一个智慧数据单元包括标准电池、供电单元、数据采集装置、自组网服务器、无线通讯单元、传感器探头和吸附式外壳，其中，标准电池、供电单元、数据采集装置、自组网服务器和无线通讯单元安装在吸附式外壳的内部，传感器探头设置在吸附式外壳的外部；标准电池连接至供电单元；供电单元分别与数据采集装置、自组网服务器和无线通讯单元连接；传感器探头连接至数据采集装置；数据采集装置通过内部通讯总线连接至自组网服务器；自组网服务器与无线通讯单元通过内部通讯总线互相连接；无线通讯单元通过无线通讯向外部的远端数据平台发送数据；各个智慧数据采集单元的无线通讯单元之间通过无线通讯进行数据传输。传感器探头采集物理数据，转化成电压信号后传送至数据采集装置，采集数据经自组网服务器和无线通讯单元传输至外部的远端数据平台。物理数据包括：压力、温度、流量和电流等。传感器探头通过屏蔽数据线连接至数据采集装置。数据采集装置包括依次通过内部总线连接的模数转换单元、采样与运算单元、数据过滤器和变速率传输器。本技术的智慧数据采集单元采用一体化设计，数据采集装置、自组网服务器、无线通讯单元一体化设计都安装在一个吸附式外壳内，内部各单元之间数据通讯采用内部通讯总线，避免外部电磁干扰。吸附式外壳的顶部开口，在开口处安装有通讯天线。L个智慧数据采集单元W1、W2、W3、…WL同时在一个区域里工作，其中L为≥3的自然数，组成网状网络，实现数据传输。对于第k个智慧数据采集单元Wk进行数据采集，将数据发送至外部的远端数据平台，其无线通讯路径有：1、直发路径：Wk将数据直接发送至外部的远端数据平台；2、单跳路径：Wk通过除自身以外的一个其他智慧数据采集单元作为路由将数据发送至外部的远端数据平台，即Wk以Wr作为路由，数据由Wk传送至Wr，再由Wr传送至外部的远端数据平台，完成数据传送，其中，r为≤L的自然数，且r≠k；3、双跳路径：Wk通过两级路由将数据发送至外部的远端数据平台，即Wk以Wp和Wq作为路由，数据由Wk传送至Wp，再由Wp传送至Wq，最后由Wq传送至外部的远端数据平台，完成数据传送，其中，p和q分别为≤L的自然数，p和q≠k，且p≠q。本技术的优点：本技术采用多个智慧数据采集单元构成的网状网络，将数据通过无线通讯传输至外部的远端数据平台，解决现有大多基于有线网络传输数据，安装过程中需要考虑供电、信号线架设、信号因干扰导致精度下降等等问题，实现了高度灵活的现场吸附式安装、实时高精度采集与传输、无线通讯，保证数据可靠传输的同时，确保信号质量，数据准确，并且大大降低能耗，做到电池续航10年以上，大大方便了分散式增强型控制系统的建立，服务于“工业4.0”智造模式。附图说明图1为本技术的变速率无线数据实时高精度采集系统的智慧数据采集单元的结构框图；图2为本技术的变速率无线数据实时高精度采集系统的数据采集装置的结构框图；图3为本技术的变速率无线数据实时高精度采集系统构成的网状网络的示意图；图4为本技术的变速率无线数据实时高精度采集系统的采集流程图。具体实施方式下面结合附图，通过实施例对本技术做进一步说明。如图1所示，本实施例的一个智慧数据采集单元包括：标准电池、供电单元、传感器探头、数据采集装置、自组网服务器和无线通讯单元。标准电池通过供电单元电路为数据采集装置、自组网服务器和无线通讯单元提供直流电。如图2所示，数据采集装置包括依次通过内部总线连接的模数转换单元、采样与运算单元、数据过滤器和变速率传输器。如图3所示，多个智慧数据采集单元同时在一个区域内工作，组成网状网络的无线数据采集系统，通过无线通讯向外部的远端数据平台发送数据，实现数据采集无线实时精确传输。以第k个智慧数据采集单元Wk进行数据采集为例，采用变速率无线数据实时高精度采集系统进行数据采集，如图4所示，包括以下步骤：第一步：数据高精度采集：1)Wk的传感器探头将物理信号传输至模数转换单元，转化为电压信号，物理信号包括：压力、温度、流量和电流等；2)模数转换器及采样与运算单元将传感器探头转化的电压信号转换为数字的当前时刻的数据DATA[Ts]，并通过数据采集装置的内部总线传至数据过滤器，其中，Ts为当前时刻，Ts距离0点的毫秒数为S，S为毫秒数。第二步：高效数据过滤：1)数据过滤器判断当前时刻的数据DATA[Ts]是否在正常区域，若处于正常区域，则当前时刻的数据DATA[Ts]为正常数据，进入步骤2)，否则判断为非正常数据被过滤掉；2)对为正常数据的当前时刻的数据DATA[Ts]进行趋势比对：在趋势阈值内，则当前时刻的数据DATA[TS]符合正常趋势；3)数据过滤器将正常数据且符合正常趋势的数据DATA通过数据采集装置的内部总线传至变速率传输器。第三步：数据变速率传输：变速率传输器将数据DATA通过内部总线传至自组网服务器。第四步：最优路径自组网无线通讯：1)对第k个智慧数据采集单元Wk进行路径测试，Wk安装位置确定后，Wk自动广播测试数据DATAT，测试数据DATAT通过整个网状网络传输至外部的远端数据平台；2)根据外部的远端数据平台收到后返回的应答信号ACK，确定路径表，路径表包括直发路径表、单跳路径表和双跳路径表；3)自组网服务器采用内设的实验计算模型找到最优路径；4)自组网服务器按照选定的路径，将数据DATA通过无线通讯发送至外部的远端数据平台，完成本次数据采集，返回第一步进行下一个数据采集。最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本技术，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变速率无线数据实时高精度采集系统，其特征在于，所述采集系统包括多个智慧数据采集单元，多个智慧数据采集单元同时在一个区域内工作，组成网状网络，通过无线通讯向外部的远端数据平台发送数据；每一个智慧数据单元包括标准电池、供电单元、数据采集装置、自组网服务器、无线通讯单元、传感器探头和吸附式外壳，其中，所述标准电池、供电单元、数据采集装置、自组网服务器和无线通讯单元安装在吸附式外壳的内部，传感器探头设置在吸附式外壳的外部；所述标准电池连接至供电单元；所述供电单元分别与数据采集装置、自组网服务器和无线通讯单元连接；所述传感器探头连接至数据采集装置；所述数据采集装置通过内部通讯总线连接至自组网服务器；所述自组网服务器与无线通讯单元通过内部通讯总线互相连接；所述无线通讯单元通过无线通讯向外部的远端数据平台发送数据；各个智慧数据采集单元的无线通讯单元之间通过无线通讯进行数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种变速率无线数据实时高精度采集系统，其特征在于，所述采集系统包括多个智慧数据采集单元，多个智慧数据采集单元同时在一个区域内工作，组成网状网络，通过无线通讯向外部的远端数据平台发送数据；每一个智慧数据单元包括标准电池、供电单元、数据采集装置、自组网服务器、无线通讯单元、传感器探头和吸附式外壳，其中，所述标准电池、供电单元、数据采集装置、自组网服务器和无线通讯单元安装在吸附式外壳的内部，传感器探头设置在吸附式外壳的外部；所述标准电池连接至供电单元；所述供电单元分别与数据采集装置、自组网服务器和无线通讯单元连接；所述传感器探头连接至数据采集装置；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯浩然，乔利锋，张理朝，孙海涛，杨志，
申请(专利权)人：北京甘为科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11