一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统，包括数据信息传输控制模块和分别与所述数据信息传输控制模块连接的工业物联网架构系统、多通道数据采集单元、多通道数据通信单元、边缘计算模块、数据传输定位模块和数据传输信息故障诊断模块；所述多通道数据采集单元、多通道数据通信单元、边缘计算模块、数据传输定位模块和数据传输信息故障诊断模块分别设置在工业物联网架构系统中。本发明专利技术在应用工业物联网的同时，对工业物联网进行了改进设计，在物联网中加入多通道数据通信单元、边缘计算模块、数据传输定位模块和数据传输信息故障诊断模块等，大大提高了工业物联网数据信息传递和计算应用能力。数据信息传递和计算应用能力。数据信息传递和计算应用能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统


[0001]本专利技术涉及新一代信息数字信息
，且更确切地涉及一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统。

技术介绍

[0002]随着人民的生活水平不断提高，数据信息已经成为人民重要的生活资源。当前科技的发达促使我国工业物联网技术逐渐的扩大，工业物联网技术的结构和工业物联网节点也变得相对复杂，然而电力网络的正常运行已然成为重要电力技术之一。为提高电网运行的安全性和稳定性，许多电力工作者将大量的精力投入到电网监控系统中。可见智能电网的高效率监控系统的建立对提高电力系统的稳定运行具有重大的实际意义。
[0003]在工业物联网技术的发展形势下，该技术有越来越多地应用到不同的行业和领域，但常规技术仅仅是通过工业物联网架构的不同结构，实现工业物联网技术的数字信息传输，虽然在一定程度上提高了工业物联网技术的数字信息传输与计算能力，但当物联网络出现加大的情况，比如底层设备比较多，在数据信息传输过程中就难以实现工业物联网高效运维，由于网络环境中存在不安定数据因素，数字信息传输过程中容易出现外界数据信息侵袭现象，导致工业物联网内的数据数据信息传递出现各种数据误差。

技术实现思路

[0004]针对上述技术的不足，本专利技术公开一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统，通过对工业物联网进行了改进设计，在物联网中加入多通道数据通信单元、边缘计算模块、数据传输定位模块和数据传输信息故障诊断模块等，能够实现工业物联网数据信息传递过程中数据信息的计算与处理，大大提高了工业物联网的应用能力和数字信息传递过程中工作效率。
[0005]为了实现上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统，其中所述系统包括数据信息传输控制模块和分别与所述数据信息传输控制模块连接的工业物联网架构系统、多通道数据采集单元、多通道数据通信单元、边缘计算模块、数据传输定位模块和数据传输信息故障诊断模块；所述多通道数据采集单元、多通道数据通信单元、边缘计算模块、数据传输定位模块和数据传输信息故障诊断模块分别设置在工业物联网架构系统中，其中所述多通道数据采集单元的输出端与多通道数据通信单元的输入端连接，所述多通道数据通信单元的输出端与边缘计算模块的输入端连接，所述边缘计算模块的输出端与数据传输定位模块的输入端连接，所述数据传输定位模块的输出端与数据传输信息故障诊断模块的输入端连接，数据传输信息故障诊断模块还连接有工业控制机和上层管理中心；
[0007]其中所述数据信息传输控制模块用于控制不同模块处于工作状态；工业物联网架构系统包括物理层、通信层和应用层，用于实现工业设备数据信息的监控及应用；多通道数据采集单元用于实现工业设备数据信息的采集，以获取工业设备数据信息所处的工作状态
或者获取工业设备运行数据信息指标；多通道数据通信单元用于实现工业设备数据信息的传递，以便于将设备信息从一种工业终端传递到另一种工业终端；边缘计算模块用于实现工业设备数据信息传递过程中的计算，减少数据系信息传递过程中的压力，提高数据系信息传递过程中的效率；数据传输定位模块用于实现工业设备数据信息传递过程中的故障定位，以提高实现工业设备数据信息传递过程中的监控能力；确保工业设备数据信息传递过程中的数据信息安全；数据传输信息故障诊断模块用于实现工业设备数据信息传递过程中的故障诊断，以及时提醒用户工业设备数据信息传递过程中存在问题。
[0008]作为本专利技术进一步的技术方案，所述工业物联网架构系统还包括物理设备层、数据采集层、系统网络计算层和系统应用层等，其中所述物理设备层的输出端与数据采集层的输入端连接，所述数据采集层的输出端与系统网络计算层的输入端连接，所述系统网络计算层的输出端与系统应用层的输入端连接。
[0009]作为本专利技术进一步的技术方案，所述多通道数据采集单元包括基于单片机控制的微控制电路主控模块，其中单片机的型号为32位的STM32F103VCT6，主控模块连接有与工业设备连接的秒脉冲模块、RS485上行模块、RS485上行模块、MBUS主机模块、MBUS从机模块、时钟模块、存储模块、红外模块、载波通讯模块、微功率无线模块和RFID通信模块。
[0010]作为本专利技术进一步的技术方案，所述多通道数据通信单元至少包括RS232通信通道接口、RS485通信通道接口、载波通信信道接口、TCP/IP通信信道接口、RS422通信信道接口、以太网通信信道接口、CAN通信信道接口、USB通信信道接口、WIFI通信信道接口、ZigBee通信信道接口、蓝牙通信信道接口、光纤通信信道接口或者云数据交互端口。
[0011]作为本专利技术进一步的技术方案，所述边缘计算模块包括基于ATMega328P芯片的边缘计算控制模块和与所述边缘计算控制模块连接的工业物联网节点，所述工业物联网节点设置有物联网节点，所述边缘计算控制模块还设置有RS485转RS232接口、通信节点、外界终端和GPIO接口、PWM接口和ADC接口。
[0012]作为本专利技术进一步的实施例，所述数据传输定位模块包括行波发射器、校准模块、穿透模块和计算模块；
[0013]其中所述行波发射器为基于毫米波雷达发射；
[0014]所述校准模块通过波形校准实现行波校准，校准公式为其中，|O
P
|表示为实际测量距离值与理论测量距离值之间的差值，W表示波形能量向量维度，t表示时间，p表示波形测量次数，W
p
(t)表示波形在p次测试下，在经历时间t测量时受到外界能量传递参数的影响量；
[0015]在具体应用中，该影响量可以为磁场、天气、气候、施工、周围环境等不同数据信息的影响。
[0016]所述穿透模块为能量值介于860MHz
‑
960MHz的超高频RFID穿透模块；
[0017]所述计算模块为融合加密算法的行波定位模块，
[0018]所述波定位模块实现定位的方法为：工业物联网数字信息传输过程中故障点位置记作为：
[0019][0020]式(1)中，L表示为数字信息传输中某处的工业物联网节点故障点距离数据传输物联网节点的距离，字母v为表示行波传播的速度，t1和t2代表检测到的行波不同的时间点。
[0021]所述波定位模块实现加密的方法是通过AES
‑
128
‑
GCM安全算法加解密方法。
[0022]作为本专利技术进一步的技术方案，所述数据传输信息故障诊断模块为改进型BP神经网络算法模型，所述改进型BP神经网络算法模型包括输入层、思维进化算法模型、加速模块、隐含层、诊断模块和输出层，其中所述输入层的输出端与思维进化算法模型的输入端连接，所述思维进化算法模型的输出端与加速模块的输入端连接，所述加速模块的输出端与隐含层的输入端连接，所述隐含层的输出端与诊断模块的输入端连接，所述诊断模块的输出端与输出层的输入端连接，所述诊断模块的输出端通过误差反向诊断模块与思维进化算法模型的输入端连接。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统，其特征在于：所述系统包括数据信息传输控制模块和分别与所述数据信息传输控制模块连接的工业物联网架构系统、多通道数据采集单元、多通道数据通信单元、边缘计算模块、数据传输定位模块和数据传输信息故障诊断模块；所述多通道数据采集单元、多通道数据通信单元、边缘计算模块、数据传输定位模块和数据传输信息故障诊断模块分别设置在工业物联网架构系统中，其中所述多通道数据采集单元的输出端与多通道数据通信单元的输入端连接，所述多通道数据通信单元的输出端与边缘计算模块的输入端连接，所述边缘计算模块的输出端与数据传输定位模块的输入端连接，所述数据传输定位模块的输出端与数据传输信息故障诊断模块的输入端连接，数据传输信息故障诊断模块还连接有工业控制机和上层管理中心；其中所述数据信息传输控制模块用于控制不同模块处于工作状态；工业物联网架构系统包括物理层、通信层和应用层，用于实现工业设备数据信息的监控及应用；多通道数据采集单元用于实现工业设备数据信息的采集，以获取工业设备数据信息所处的工作状态或者获取工业设备运行数据信息指标；多通道数据通信单元用于实现工业设备数据信息的传递，以便于将设备信息从一种工业终端传递到另一种工业终端；边缘计算模块用于实现工业设备数据信息传递过程中的计算，减少数据系信息传递过程中的压力，提高数据系信息传递过程中的效率；数据传输定位模块用于实现工业设备数据信息传递过程中的故障定位，以提高实现工业设备数据信息传递过程中的监控能力；确保工业设备数据信息传递过程中的数据信息安全；数据传输信息故障诊断模块用于实现工业设备数据信息传递过程中的故障诊断，以及时提醒用户工业设备数据信息传递过程中存在问题。2.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统，其特征在于：所述工业物联网架构系统还包括物理设备层、数据采集层、系统网络计算层和系统应用层等，其中所述物理设备层的输出端与数据采集层的输入端连接，所述数据采集层的输出端与系统网络计算层的输入端连接，所述系统网络计算层的输出端与系统应用层的输入端连接。3.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统，其特征在于：所述多通道数据采集单元包括基于单片机控制的微控制电路主控模块，其中单片机的型号为32位的STM32F103VCT6，主控模块连接有与工业设备连接的秒脉冲模块、RS485上行模块、RS485上行模块、MBUS主机模块、MBUS从机模块、时钟模块、存储模块、红外模块、载波通讯模块、微功率无线模块和RFID通信模块。4.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统，其特征在于：所述多通道数据通信单元至少包括RS232通信通道接口、RS485通信通道接口、载波通信信道接口、TCP/IP通信信道接口、RS422通信信道接口、以太网通信信道接口、CAN通信信道接口、USB通信信道接口、WIFI通信信道接口、ZigBee通信信道接口、蓝牙通信信道接口、光纤通信信道接口或者云数据交互端口。5.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统，其特征在于：所述边缘计算模块包括基于ATMega328P芯片的边缘计算控制模块和与所述边缘计算控制模块连接的工业物联网节点，所述工业物联网节点设置有物联网节点，所述边缘计算控制模块还设置有RS485转RS232接口、通信节点、外界终端和GPIO接口、PWM接口和ADC接口。6.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网技术的数字信息传输系统，其特征在于：
所述数据传输定位模块包括行波发射器、校准模块、穿透模块和计算模块；其中所述行波发射器为基于毫米波雷达发射；所述校准模块通过波形校准实现行波校准，校准公式为其中，|O
P
|表示为实际测量距离值与理论测量距离值之间的差值，W表示波形能量向量维度，t表示时间，p表示波形测量次数，W
p
(t)表示波形在p次测试下，在经历时间t测量时受到外界能量传递参数的影响量；所述穿透模块为能量值介于860MHz
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：李金，梁婕，
申请(专利权)人：南京速冠信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：