一种用于大风监测的高频数据远程传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于大风监测的高频数据远程传输系统，所述的数据远程传输系统包括数据采集单元、数据预处理、存储和传输单元、数据供电单元以及数据接收和处理单元，其中所述的数据采集单元布置在目标采集点，选用高频风速仪或超声风速仪，与数据预处理、存储和传输单元相连接，数据供电单元为数据采集单元以及数据预处理、存储和传输单元进行供电，数据接收和处理单元接收和整合监测的数据，并通过邮件系统，将最终数据文件发送到指定邮箱，本发明专利技术对现有高频风速仪测量数据远程传输系统进行了改进，较好的解决了原先高频风速仪测量数据远程传输系统存在的部分数据时序错乱、局部数据丢包、数据还原算法不稳定以及供电不足等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于大风监测的高频数据远程传输系统，属于数据传输及处理领域。
技术介绍
随着我国经济的不断发展，基础设施也在不断的完善，诸如西部山区的公路、铁路以及石油管道运输线路；城市的基建设施等。这些基础设施如大跨度桥梁以及高层建筑等都是风敏感结构，因此，风特性的准确与否直接决定着这些结构的抗风设计。由于风特性的复杂性，尤其是山区复杂地形地貌处的风特性，风特性的现场实测尤其是高频脉动风特性的测量显得非常重要。而这其中，高频风速仪则扮演着重要的角色。目前，常用的高频脉动风数据采集方法主要有传统的有线采集、数据记录仪、无线电发射和基站接收以及最新研发的高频风速仪测量数据远程传输系统等。传统的有线采集方法是将风速仪与信号放大器、工控机等设备相连接，实现数据的采集。该种方法具有需建立固定的数据采集点、容易受到雷电和现场供电条件的影响、需要专人维护且维护成本较高等缺点。数据记录仪方法则是将风速仪采集到的数据存储在记录仪，然后定期拷贝数据。该方法对于偏远地区的现场实测不是非常方便。例如，对于风速仪安装在偏远地区桥塔上的现场实测，定期拷贝数据将会非常困难。无线电发射和基站接收则存在传输距离有限、容易受到现场供电条件的影响、需要建立一个基站、以及采集成本较高等缺点。值得一提的是，与前述方法相比，最新开发的高频风速仪测量数据远程传输系统具有较大的优势，如实时传输、无需现场维护、不受现场供电条件的影响以及成本低廉等。通过GPRS网络，该系统自动将风速仪采集到的高频数据发送到云服务器，并通过接收和处理软件，获得每天的数据。值得一提的是，为了解决网络不通畅引起的数据顺序紊乱问题，该系统开发了一套数据还原算法。尽管该套系统具有较大的优势，但同样在运行中存在一些问题，如数据局部丢包、数据还原算法不稳定以及间歇性供电不足等，上述问题可能会对后续的数据处理造成一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，因此，本专利技术对现有高频风速仪测量数据远程传输系统进行了改进，较好的解决了原先高频风速仪测量数据远程传输系统存在的数据局部丢包、数据还原算法不稳定以及间歇性供电不足等问题。为了达到上述目的，本专利技术提出如下技术方案: 一种用于大风监测的高频数据远程传输系统，所述的数据远程传输系统包括数据采集单元、数据预处理、存储和传输单元、数据供电单元、以及数据接收和处理单元，其中: 数据采集单元通过RS485通信接口与数据预处理、存储和传输单元连接，数据预处理、存储和传输单元通过GPRS网络与数据接收和处理单元连接，数据供电单元同时为数据采集单元和数据预处理、存储和传输单元供电； 所述的数据采集单元布置在目标采集点，选用高频风速仪或超声风速仪，采样频率为4-10 Hz ； 所述的数据预处理、存储和传输单元包括集成在系统主板上的数据采集单元连线接口、无线数传终端模块、手机卡、SD内存卡、天线、系统调试通信接口、电源接口、系统时钟、电源监控模块和小型独立供电电池；数据预处理、存储和传输单元通过数据采集单元连线接口与数据采集单元连接；系统主板将所采集的数据存储在SD内存卡中；存储在SD内存卡里的数据经过筛选后通过无线数传终端模块传输到云服务器，无线数传终端模块上安装有手机卡和天线，通过GPRS网络与数据接收单元的云服务器相连接；系统主板上设置有与电脑直接相连的系统调试通信接口，通过系统调试通信接口在电脑上查看SD内存卡里的数据，通过电脑对风速仪和系统主板的参数进行设置；系统时钟和电源监控模块与小型独立供电电池相连，由小型独立供电电池单独供电； 所述的数据供电单元为数据采集单元，数据预处理、存储和传输单元进行供电； 所述的数据接收和处理单元由云服务器、数据接收系统、邮件系统组成，数据接收系统和邮件系统均部署在云服务器上。数据接收系统与无线数传终端模块通过GPRS网络相连，并接收传输过来的数据，然后将数据存储在云服务器上。邮件系统访问存储在云服务器上的数据，将监测数据定时发送到指定的邮箱。进一步，所述的数据预处理、存储和传输单元先对采集的数据标记时间标签，并将数据以txt数据文件的形式存储在SD内存卡，其中每个txt文件包含I个小时的数据，此txt数据文件不包含系统启动后和断电点到最近整点之间所生成的txt数据文件，并对I小时txt数据文件进行筛选，并传输筛选出的数据文件，具体实施步骤如下: 系统启动后，测定的第一段数据，按北京时间的整点时间小于I小时，设为XO这段数据丢弃，不予考虑；X1、X2、X3、X4、X5……为系统开始工作后，依次按照整点时间采集到的I小时txt数据文件；系统存储三个小时数据后，Xl小时数据自动传输，然后，开始依次计算每个小时数据文件中的I min平均风速；当该小时数据文件中出现大于使用者根据强风原贝1J、现场的风场条件以及实际需要所设置的I min平均风速预设阀值，则该小时数据定义为大风数据；反之，则定义为小风数据；在判断是否传输X(n) (n>=2)小时数据时，考察相邻的三小时风速，也就是X(n-l)，X(n)，X(n+1)是否均为小风数据，如果均为小风数据，则X (η)不传输，否则，Χ(η)就传输，实现有任一小时数据为大风数据就传输。作为优选，所述的数据预处理、存储和传输单元具有自动识别功能；当系统出现断电或系统人为终断时，系统主板上的电源监控模块会自动记录系统停止工作的时间；当系统恢复以后，系统主板会根据记录的时间和断电之前最后发送数据的采集时间，识别出系统断电时刻到断电前最近整点之间采集的数据以及该段数据之前的一个小时数据，并将它们全部传输到指定的云服务器。作为优选，数据预处理、存储和传输单元中的无线数传终端模块具有自动开启和关闭功能，从而达到节能的。目的其自动开启和关闭的算法步骤如下: 首先，获取系统的当前时间和日期； 然后，判断当前时间是否为整点:如果否，继续获取系统的当前时间和日期，且使无线数传终端模块处于关闭状态；如果是，无线数传终端模块将自动开启，并进行服务器的连接；如果网络不通畅或者需要传输的I小时txt数据文件已经传输完毕，无线数传终端模块将会自动关闭，程序进入到下个整点的循环阶段，直到实测结束。作为优选，所述数据预处理、存储和传输单元的SD内存卡具有自动清理功能，其具体步骤如下: 首先，获取系统的当前时间和日期； 然后，判断当前时间是否为凌晨零点:如果否，则继续获取当前时间和日期，如果是，数据存储和传输单元则会获取SD内存卡的剩余内存大小，如果SD内存卡的剩余内存大于预先设定值，则说明SD卡的剩余内存是足够的，不用进行数据清除操作，继续获取当前时间和日期； 如果SD内存卡的剩余内存小于预先设定值，数据存储和传输单元将会按先后顺序删除以前预定数量的实测数据，随后，系统会判别当前日期是否小于设定的实测结束日期:如果是，说明实测仍需进行，继续获取当前时间和日期，如果否，则程序结束。作为优选，数据接收和处理单元接收和处理数据的工作流程如下:首先，根据接收到得txt文件的生成日期，将一天中所有的txt文件存入到当天的文件夹。然后，将该数据文件夹通过邮件系统发送到指定的邮箱。作为优选，所述的供电单元采用风光一体发电系统。本专利技术的有益效果: 1、本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大风监测的高频数据远程传输系统，其特征在于：所述的数据远程传输系统包括数据采集单元、数据预处理、存储和传输单元、数据供电单元以及数据接收和处理单元，其中：数据采集单元通过RS485通信接口与数据预处理、存储和传输单元连接，数据预处理、存储和传输单元通过GPRS与数据接收和处理单元连接，数据供电单元同时为数据采集单元、数据预处理、存储和传输单元供电；所述的数据采集单元布置在目标采集点，选用高频风速仪或超声风速仪，采样频率为4‑10 Hz；所述的数据预处理、存储和传输单元包括集成在系统主板上的数据采集单元连线接口、无线数传终端模块、手机卡、SD内存卡、天线、系统调试通信接口、电源接口、系统时钟、电源监控模块和小型独立供电电池；数据预处理、存储和传输单元通过数据采集单元连线接口与数据采集单元连接；系统主板将所采集的数据存储在SD内存卡中；存储在SD内存卡里的数据经过筛选后通过无线数传终端模块传输到云服务器，无线数传终端模块上安装有手机卡和天线，通过GPRS网络与数据接收单元的云服务器相连接；系统主板上设置有与电脑直接相连的系统调试通信接口，通过系统调试通信接口在电脑上查看SD内存卡里的数据，通过电脑对风速仪和系统主板的参数进行设置；系统时钟和电源监控模块与小型独立供电电池相连，由小型独立供电电池单独供电；所述的数据供电单元为数据采集单元以及数据预处理、存储和传输单元进行供电；所述的数据接收和处理单元由云服务器、数据接收系统、邮件系统组成，数据接收系统和邮件系统均部署在云服务器上，数据接收系统与无线数传终端模块通过GPRS网络相连，并接收传输过来的数据，然后将数据存储在云服务器上，邮件系统访问存储在云服务器上的数据，将监测数据定时发送到指定的邮箱。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国庆，彭留留，廖海黎，李明水，何华，刘昌福，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51