本发明专利技术提供了一种分布式数据采集系统以及基于该系统的数据采集方法。通过采用在智能传感器节点侧内置以太网交换、以太网传输和基于以太网的时间同步实现不同传感器间信号的高速同步采集和灵活组网。该方法克服了现有网络和方法的不足，不但在能够继续保持分布式采集方式、布线容易、便于安装和维护、成本低的优点，而且可以实现不同传感器信号的同步数据采集功能，使得分布式采集能够应用于需要多通道协同工作的场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据采集系统，特别是涉及一种基于分布式数据采集系统的数据采集方法及系统。
技术介绍
数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理的过程。数据采集系统（DAS）是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软、硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集系统的任务是把各种类型传感器输出的模拟信号转换成数字信号后输入计算机处理，得到特定的数据结果。同时将计算得到波形和数值进行显示，对各种物理量状态监控。目前，数据采集技术已经在军事，各种工业领域，居民家庭等领域被广泛应用。根据模数转换（A/D）位置的不同，数据采集系统分为集中式和分布式。集中式数据采集系统是指多种、多个传感器信号通过模拟传输通道把模拟信号传输到数据采集器，然后在数据采集器对信号进行放大、滤波、采样保持、量化编码变成数字信号，然后再发给上位机进行处理、识别。分布式采集系统是指在靠近传感器安装位置就近把模拟信号进行模数转换（A/D），然后把数字信号通过数字通信通道发送给汇聚节点由汇聚节点发送给上位机进行处理、识别。集中式数据采集系统的优势是:多个传感器信号进行集中采集，信号采集通道一致性好、容易实现不同通道间的同步，适合需要多通道协同工作的场合。缺点是：传感器与数据采集器之间传输的是模拟信号，信号在传输过程中衰减随传输距离变化，为减少衰减和干扰，信号传输电缆和线缆连接器要求严格，由于各信号间不能复用，所以每个传感器都需要一个专门的信号线组成的传输通道，组网不够灵活、线缆多、布线困难，成本高。分布式采集系统却刚好相反，其优点是：本地数模转换，传感器和汇聚节点之间采用数字信号，信号幅度和相位都不受传输通道的影响，不同传感器的数据可以复用同一个传输通道进行传输，所以布线容易、对线缆性能要求低。但缺点是：数字传输通道基本都采用现场总线传输速率低，采集器间难以实现同步，更难以实现多个传感器信号同步采集，因而不适合需要多通道协同工作的场合。
技术实现思路
针对现有分布式采集系统和工作方法的不足，本专利技术提供了一种基于分布式数据采集系统的数据采集方法及系统。通过采用在智能传感器节点侧内置以太网交换、以太网传输和基于以太网的时间同步实现不同传感器间信号的高速同步采集和灵活组网。该方法克服了现有网络和方法的不足，不但能够继续保持分布式采集方式、布线容易、便于安装和维护、成本低的优点，而且可以实现不同传感器信号的同步数据采集功能，使得分布式采集能够应用于需要多通道协同工作的场合。本专利技术的目的是提供一种分布式数据采集系统及其工作方法，用以解决上述现有技术的缺陷。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于分布式数据采集系统的数据采集方法，其特征在于，所述系统包括智能传感器节点、汇聚节点，其中，所述方法包括以下步骤：a.注册步骤，所述汇聚节点通过以太网接口与所述智能传感器节点连接，其中，所述智能传感器节点初始化后向所述汇聚节点进行注册；b.所述汇聚节点与所述智能传感器节点定期进行时间同步；c.所述汇聚节点对各个所述智能传感器节点进行采集参数配置；d.所述智能传感器节点根据所述配置的采集参数和所述汇聚节点的指令进行数据采集和存储，并对所述采集的数据进行分析，然后根据分析结果调整量程和对所述数据进行校正；e.所述智能传感器节点将校正后的数据发送给所述汇聚节点；f.所述汇聚节点存储并处理所述校正后的数据。所述步骤a中的注册步骤进一步包括以下步骤：a1.所述智能传感器节点以广播方式向所述汇聚节点发送发现消息；a2.所述汇聚节点收到所述发现消息后，根据预设规则判断是否向智能传感器节点分配IP地址，如果是，则向所述智能传感器节点发送包含未使用的的IP地址以及所述汇聚节点的IP地址信息的汇聚节点提供信息，否则，忽略该发现消息；a3.所述智能传感器节点选择先接收到的所述汇聚节点提供信息，并以广播的形式返回响应信息，所述响应信息包括其所需要的IP地址信息；a4.所述汇聚节点根据接收到的所述响应信息，返回地址确认信息；a5.所述智能传感器节点根据所述确认信息完成IP地址注册。所述步骤a中的连接方式包括，采用一个智能转速传感器、多个智能振动加速度传感器通过以太网接口相互串成一个菊花链，再与所述汇聚节点连接。所述同步是通过IEEE1588协议、触发同步的直连信号线或卫星导航授时系统来实现。所述步骤c中的所述采集参数包括：采样模式、开始采集的触发方式、采集开始时间、采集结束时间或样点数量、采样率、分片包长度。所述采样模式采用间歇式等时间间隔同步。所述步骤d中的调整量程具体包括：如果所述数据的绝对值的最大值超过或等于当前量程，则减小信号放大器增益把量程增大一倍，如果自前次量程调整以后，所述数据的绝对值的最大值没有超过设定值且持续的时间超过设定的值，则增加信号放大器增益把量程减小一半。所述步骤e采用TCP传输协议进行所述数据的传输。所述步骤f中的所述存储并处理步骤包括采用时域特征提取、计算阶次跟踪（COT）、去噪、快速傅里叶变换、频域特征提取、倒谱分析、细化分析、包络谱和时频域分析、基于深度学习的故障诊断算法对数据进行相应的处理。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种分布式数据采集系统，所述系统包括智能传感器节点、汇聚节点以及多个网络设备，其特征在于，所述智能传感器节点包括传感器单元、信号调理单元、控制数据采集单元、第一以太网交换单元、第一时间同步和定位单元、第一存储单元；所述控制数据采集单元与第一时间同步和定位单元、信号调理单元、第一以太网交换单元、第一存储单元连接，所述信号调理单元与传感器单元连接，所述第一以太网交换单元与第一时间同步和定位单元连接，通过以太网接口与所述汇聚节点以及多个其他所述智能传感器连接；所述汇聚节点包括第二时间同步和定位单元、控制数据处理单元、第二以太网交换单元、第二存储单元，所述控制数据处理单元与第二时间同步和定位单元、第二以太网交换单元、第二存储单元相连接，所述第二以太网交换单元与第二时间同步和定位单元连接，并通过以太网接口与所述多个网络设备连接；其中，所述汇聚节点通过以太网接口与所述智能传感器节点连接，其中，所述汇聚节点与所述智能传感器节点定期进行时间同步；所述汇聚节点对各个所述智能传感器节点进行采集参数配置，并接收所述智能传感器节点采集的数据，对所述数据进行存储并处理。进一步的，所述系统还包括一个智能转速传感器和两个智能振动加速度传感器，其中，所述智能转速传感器、所述智能振动加速度传感器通过以太网接口相互串连形成菊花链式组网方式。附图说明图1是本专利技术的分布式采集系统逻辑结构示意图；图2是本专利技术的智能传感器节点逻辑结构示意图；图3是本专利技术的汇聚节点逻辑结构示意图；图4是本专利技术的分布式采集系统工作方法流程图。具体实施方式下面结合附图以旋转机械状态监测系统为例详细介绍本专利技术的分布式数据采集系统：旋转机械状态监测系统的数据采集系统包括：一个具备通信功能、数据交换、存储汇聚、处理功能、时间同步功能、定位功能和管理功能的汇聚节点，一个具备转速感测功能、通信功能、数据交换、存储功能、处理功能、时间同步功能的智能转速传感器节点，两个具备感测功能、通信功能、数据交换、存储功能、处理功能、时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于分布式数据采集系统的数据采集方法，其特征在于，所述系统包括智能传感器节点、汇聚节点，其中，所述方法包括以下步骤：a. 注册步骤，所述汇聚节点通过以太网接口与所述智能传感器节点连接，其中，所述智能传感器节点初始化后向所述汇聚节点进行注册；b. 所述汇聚节点与所述智能传感器节点定期进行时间同步；c. 所述汇聚节点对各个所述智能传感器节点进行采集参数配置；d. 所述智能传感器节点根据所述配置的采集参数和所述汇聚节点的指令进行数据采集和存储，并对所述采集的数据进行分析，然后根据分析结果调整量程和对所述数据进行校正；e. 所述智能传感器节点将校正后的数据发送给所述汇聚节点；f. 所述汇聚节点存储并处理所述校正后的数据。
【技术特征摘要】
1.一种基于分布式数据采集系统的数据采集方法，其特征在于，所述系统包括智能传感器节点、汇聚节点，其中，所述方法包括以下步骤：a.注册步骤，所述汇聚节点通过以太网接口与所述智能传感器节点连接，其中，所述智能传感器节点初始化后向所述汇聚节点进行注册；b.所述汇聚节点与所述智能传感器节点定期进行时间同步；c.所述汇聚节点对各个所述智能传感器节点进行采集参数配置；d.所述智能传感器节点根据所述配置的采集参数和所述汇聚节点的指令进行数据采集和存储，并对所述采集的数据进行分析，然后根据分析结果调整量程和对所述数据进行校正；e.所述智能传感器节点将校正后的数据发送给所述汇聚节点；f.所述汇聚节点存储并处理所述校正后的数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中的注册步骤进一步包括以下步骤：a1.所述智能传感器节点以广播方式向所述汇聚节点发送发现消息；a2.所述汇聚节点收到所述发现消息后，根据预设规则判断是否向智能传感器节点分配IP地址，如果是，则向所述智能传感器节点发送包含未使用的的IP地址以及所述汇聚节点的IP地址信息的汇聚节点提供信息，否则，忽略该发现消息；a3.所述智能传感器节点选择先接收到的所述汇聚节点提供信息，并以广播的形式返回响应信息，所述响应信息包括其所需要的IP地址信息；a4.所述汇聚节点根据接收到的所述响应信息，返回地址确认信息；a5.所述智能传感器节点根据所述确认信息完成IP地址注册。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中的连接方式包括，采用一个智能转速传感器、多个智能振动加速度传感器通过以太网接口相互串成一个菊花链，再与所述汇聚节点连接。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间同步是通过IEEE1588协议、触发同步的直连信号线或卫星导航授时系统来实现。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c中的所述采集参数包括：采样模式、开始采集的触发方式、采集开始时间、采集结束时间或样点数量、采样率、分片包长度，其中，所述采样模式采用间歇式等时间间隔同步。6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李雅靖，
申请(专利权)人：北京六合智汇技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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