一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统及其监测方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统及其监测方法，其至少包括：多个不同监测地点的现场部署含A/D转换器及数据采集器设施；一个远程监测中心；连接现场和监测中心的网路层。上述本发明专利技术的一种虚拟多通道安全监测系统，在不同地点的多个传感换能元件共享远程物理通道，大幅度减少了高性能传感器的使用，技术经济显著优于现有同类系统，单一现场安监系统成本被极大降低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统及其监测方法
本专利技术涉及一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统及其监测方法，属于传感器技术、物联网技术和安全监测

技术介绍
伴随高速物联网发展与人工智能的兴起，一幅现代信息化社会的蓝图越发清晰：家庭、办公室、工厂、实验室等各场所的设备设施，都将是一个巨型网络的智能化终端。传感器作为信息产业的重要神经触角，是上述技术革命和信息社会的三大基础之一，我国在内的世界领先国家，目前都大力布局传感技术产业。从全球来看：一方面，尽管我国的感器研发制造水平已有长足进步，但与顶尖国家的差距仍然明显；另一方面，在传感器市场规模上，美日德三国占据全球70％的市场份额，而中国仅占～10％,即我国的传感器人均消费规模仅为上述三国的～1/25。从我国内部看：2018年，传感器产业分布情况如下，华东传感器企业占全国的～60％，珠三角占～15.5％，京津地区占～16％，中西部广大地区仅占～8.5％。上述传感器发展好坏与区域经济水平密切相关，清楚地揭示了一个事实：就我国而言，技术经济因素是高性能传感器发展和广泛应用的唯一主要的障碍。对于安全监测系统，如实验室安全监测必然希望采用高性能的传感器设备。而所述传感器的技术经济因素，除指其本身价格高昂外，也包括传感精度及精度长期可靠性这两方面，上述三点是严重的系统性问题。以超声流量传感器为例，由于从壁面到充分湍流区中间的过渡区域，不存在线性流速分布区，因此现有超声流量传感器精度可靠性缺乏理论依据；而仪器寿命依赖的长期精度可靠性，一项耗时三年的跟踪实验表明，雨水明渠流量的超声传感器长期测量错误率达68％(指误差>5％),可预期寿命仅三年。因此，发展一种高性能且低成本的传感器技术，是解决上述传感器技术经济缺陷的根本性解决方案。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统及其监测方法，从而能够实现在不同地点的多个传感换能元件共享远程物理通道，减少大量传感器的使用，极大降低了生产成本。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统，包括换能元件、数据采集器、A/D转换器、路由器或具DHCP功能的三层交换机以及网络层模块；所述路由器一侧连接A/D转换器；所述A/D转换器一侧连接有数据采集器；所述数据采集器一侧连接有换能元件；所述网络层模块包括物联网技术架构的局域网系统，实验室的现场设施由所述局域网系统连接远程监测中心；所述远程监测中心包括路由器或三层交换机，虚拟多通道模块，物理通道以及服务器模块；所述服务器模块包括监测中心服务器；所述虚拟多通道模块包括虚拟多通道器；所述虚拟多通道器连接有多个物理通道；所述路由器或三层交换机连接虚拟多通道器；所述多个物理通道一侧连接有监测中心服务器；所述监测中心服务器与路由器或三层交换机采用人机交互方式进行数据传输，反馈与控制。进一步的，所述物理通道为硬件组成的真实仪器，或为运行虚拟仪器软件的计算机；所述物理通道包含三种类型：一,真实仪器架构的某一类型传感器专用通道；二，真实仪器架构的兼容数种传感器的集成通道；三，虚拟仪器实现的各类传感器的通用通道。进一步的，所述换能元件部署于实验室内，所述路由器或具DHCP功能的三层交换机给每个换能元件分配IP，换能元件信号携带其IP，经网路传输至监测中心服务器。进一步的，所述换能元件为气体、温湿度或烟雾传感器。进一步的，所述虚拟多通道模块还包括换能器信号传输控制装置和换能器信号存储器；所述换能器信号传输控制装置，按照各信号到达时间的先后，依次且逐批地将数据传输至物理通道，每批含α个数据，1≤α≤β，β为搭载所述虚拟仪器通用通道的计算机的处理器核心总数；换能器信号全部存入所述换能器信号存储器。一种基于物联网的虚拟多通道安全监测方法，包含以下监测步骤：步骤一：对于N个测量现场之中的任意一间实验室，各换能器可单独设置测量间隔，单次测量值为P次采样均值，路由器给各换能器分配IP地址；该实验室有多通道信号采集器，统一采集各换能器测量信号；信号采集器输出模拟信号给A/D转换器转为数字信号；最后由路由器，将携带换能器IP地址数字信号以及其他信号传输到网路层；步骤二：网路层将携带换能器IP地址数字信号以及其他信号传输至远程监测中心，由交换机接收；步骤三：远程监测中心，交换机将携带换能器IP地址数字信号以及其他信号分流，其他信号直接交给服务器等设备处理，携带换能器IP地址的数字信号全部分流至所述虚拟多通道模块，所述多通道模块先将数据存储在其内部存储器，再依次逐批交给物理通道处理，最后携带IP地址的测量结果交给服务器，服务器和网路层根据IP地址，将结果传回给对应实验室的对应换能器的显示设备；步骤四：在一个时间段内，所有测量数据都会保存在远程的服务器上，供各实验室的有权限人员访问和调用。进一步的，所述步骤一中换能器采用无损采样及时均采样方法，以获得无损的、瞬时稳定的测量性能。进一步的，所述无损采样具体为基于奈奎斯特–香农采样定理的无损采样方法；所述时均采样具体为根据吉布斯系综理论，以连续多次采样的算术平均值来近似所测现场的系综平均值。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于物联网技术，提出一种虚拟多通道安全监测系统及其监测方法，不同地点测量现场的多个传感换能元件共享远程物理通道。本专利技术系统，极大降低单一现场的架设成本，技术经济显著优于现有同类系统，有极大的市场化潜力。附图说明图1为本专利技术安监系统基本结构框架示意图；图2为本专利技术一种实施例的基于物联网的虚拟多通道安全监测系统拓扑结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。如图1、图2所示，一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统，其特征在于，包括换能元件、数据采集器、A/D转换器、路由器或具DHCP功能的三层交换机以及网络层模块；所述路由器一侧连接A/D转换器；所述A/D转换器一侧连接有数据采集器；所述数据采集器一侧连接有换能元件；所述网络层模块包括物联网技术架构的局域网系统，实验室的现场设施由所述局域网系统连接远程监测中心；所述远程监测中心包括路由器或三层交换机，虚拟多通道模块，物理通道以及服务器模块；所述服务器模块包括监测中心服务器；所述虚拟多通道模块包括虚拟多通道器；所述虚拟多通道器连接有多个物理通道；所述路由器或三层交换机连接虚拟多通道器；所述多个物理通道一侧连接有监测中心服务器；所述监测中心服务器与路由器或三层交换机采用人机交互方式进行数据传输，反馈与控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统，其特征在于，包括换能元件、数据采集器、A/D转换器、路由器或具DHCP功能的三层交换机以及网络层模块；所述路由器一侧连接A/D转换器；所述A/D转换器一侧连接有数据采集器；所述数据采集器一侧连接有换能元件；所述网络层模块包括物联网技术架构的局域网系统，实验室的现场设施由所述局域网系统连接远程监测中心；所述远程监测中心包括路由器或三层交换机，虚拟多通道模块，物理通道以及服务器模块；所述服务器模块包括监测中心服务器；所述虚拟多通道模块包括虚拟多通道器；所述虚拟多通道器连接有多个物理通道；所述路由器或三层交换机连接虚拟多通道器；所述多个物理通道一侧连接有监测中心服务器；所述监测中心服务器与路由器或三层交换机采用人机交互方式进行数据传输，反馈与控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统，其特征在于，包括换能元件、数据采集器、A/D转换器、路由器或具DHCP功能的三层交换机以及网络层模块；所述路由器一侧连接A/D转换器；所述A/D转换器一侧连接有数据采集器；所述数据采集器一侧连接有换能元件；所述网络层模块包括物联网技术架构的局域网系统，实验室的现场设施由所述局域网系统连接远程监测中心；所述远程监测中心包括路由器或三层交换机，虚拟多通道模块，物理通道以及服务器模块；所述服务器模块包括监测中心服务器；所述虚拟多通道模块包括虚拟多通道器；所述虚拟多通道器连接有多个物理通道；所述路由器或三层交换机连接虚拟多通道器；所述多个物理通道一侧连接有监测中心服务器；所述监测中心服务器与路由器或三层交换机采用人机交互方式进行数据传输，反馈与控制。


2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统，其特征在于，所述物理通道为硬件组成的真实仪器，或为运行虚拟仪器软件的计算机；所述物理通道包含三种类型：一,真实仪器架构的某一类型传感器专用通道；二，真实仪器架构的兼容数种传感器的集成通道；三，虚拟仪器实现的各类传感器的通用通道。


3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统，其特征在于，所述换能元件部署于实验室内，所述路由器或具DHCP功能的三层交换机给每个换能元件分配IP，换能元件信号携带其IP，经网路传输至监测中心服务器。


4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统，其特征在于，所述换能元件为气体、温湿度或烟雾传感器。


5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统，其特征在于，所述虚拟多通道模块还包括换能器信号传输控制装置和换能器信号存储器；所述换能器信号传输控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建华，蔡冬冬，
申请(专利权)人：江苏安泰安全技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32