采集-计算-管控一体集成智能数据采集系统技术方案

本发明专利技术提供了一种采集

【技术实现步骤摘要】
采集
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计算
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管控一体集成智能数据采集系统


[0001]本专利技术涉及边缘计算和智能制造
，具体地，涉及一种采集
‑
计算
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管控一体集成智能数据采集系统。

技术介绍

[0002]智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段，是在数字化工厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务。智慧工厂需要利用多种传感器对工厂内的设备进行状态监测，同时通过控制平台对设备进行远程控制。与云平台的统一上发、集中处理相比，边缘计算在面对复杂度越来越高、数据越来越大的现代工厂时更具优势，其可以在靠近设备感知侧对传感器数据进行就地数据处理，实现传感器数据的即采即用，并就近提供面向边缘侧的应用服务。边缘计算能够有效降低数据传输的时延、节约数据传输的带宽，同时提供更快的网络服务响应，有效满足工业现场中对设备运行状态快速感知和及时管控的要求。
[0003]随着工厂智能化发展的加速，对于采集到的现场设备的各类状态数据进行分析处理也显得尤为重要。目前传统的数据采集卡大多仅支持单一的数值采样功能，对于需要对采样数据进行分析、处理、实时管控的场景多采用数据采集卡+工控机的结构，整个系统往往存在时延大、干扰多、成本高的缺点。对于一些采用了较高性能主控模块，内部集成了一些简单数据处理算法的数据采集卡，其将数值采样和数据处理全部置于通用处理器进行，难以实现计算速度与功耗成本的平衡。
[0004]公开号为CN111478960A的专利文献公开了一种基于边缘计算的数据采集和边缘计算系统，包括边缘设备模块、数据预处理模块和边缘计算模块，边缘设备模块通过以太网或串口与数据预处理模块连接，数据预处理模块与边缘计算模块连接，边缘设备模块通过连接以太网和串口向数据预处理模块发送数据，数据预处理模块检查当前信道状态并对接收到的数据进行预处理，随后将预处理后的数据传送给边缘计算模块，所述边缘计算模块先将接收到的数据进行解包和提取数据，再将提取出的数据进行打包，通过其中的云端服务器接入单元上传至云端服务器。但是该专利文献仍然存在时延大、干扰多、成本高的缺陷。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种采集
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计算
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管控一体集成智能数据采集系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种采集
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计算
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管控一体集成智能数据采集系统，包括：数据采样模块、存储模块、数据处理分析模块以及通信模块；
[0007]所述数据采样模块连接所述数据处理分析模块，所述数据处理分析模块连接所述存储模块和所述通信模块；所述数据采样模块用于连接采样设备；
[0008]所述数据处理分析模块包括高性能中央处理模块、嵌入式神经网络处理模块以及
实时协处理模块；
[0009]所述高性能中央处理模块连接所述存储模块、所述嵌入式神经网络处理模块、所述时协处理模块；所述嵌入式神经网络处理模块连接所述存储模块、所述实时协处理模块；所述实时协处理模块连接所述存储模块；
[0010]所述高性能中央处理模块和所述实时协处理模块均连接所述通信模块，所述通信模块用于连接上位机和工业现场设备。
[0011]优选的，所述数据采样模块包括可配置采样口和前级电路；
[0012]所述可配置采样接口连接所述前级电路，所述前级电路连接所述高性能中央处理模块；所述可配置采样接口用于连接采样设备。
[0013]优选的，所述高性能中央处理模块包括模拟量采集模块和数据处理算法模块；
[0014]所述模拟量采集模块连接所述前级电路、所述数据处理算法模块、所述存储模块以及所述通信模块；
[0015]所述数据处理算法模块连接所述存储模块和所述通信模块。
[0016]优选的，所述嵌入式神经网络处理模块包括模型推理加速模块；
[0017]所述模型推理加速模块连接所述实时协处理模块和外部存储模块。
[0018]优选的，所述实时协处理模块包括智能分析管控模块；
[0019]所述智能分析管控模块连接所述高性能中央处理模块、所述模型推理加速模块、所述存储模块以及通信模块。
[0020]优选的，所述模拟量采集模块通过ADC外设对模拟量进行采样。
[0021]优选的，所述高性能中央处理模块与所述实时协处理模块之间以共享内存方式通信，所述嵌入式神经网络处理模块与所述高性能中央处理模块、所述实时协处理模块通过高速总线通信。
[0022]优选的，所述存储模块的内存资源通过数据块内容更新和共享、多核分布式并发访问实现异构模块间的协同交互。
[0023]优选的，所述存储模块外置eMMC，所述eMMC用于工业现场设备运行状态记录。
[0024]优选的，所述通信模块由通信协议接口组成；
[0025]所述通信模块用于采样数据的直接输出、用户自定义数据处理、智能分析管控算法调试及下载的交互功能。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0027]1、本专利技术在一颗多核异构芯片中，将传感器数据采集、数据处理和基于深度学习的智能分析管控等功能进行多核异构芯片内集成，赋予了数据采集卡对工业现场的控制能力，同时大大扩展了其应用场景；
[0028]2、本专利技术能够对多路模拟量进行高速采样，在边缘侧对采集到的现场数据应用数字滤波、压缩感知等数据处理方法，有效降低了传感器数据传输的时延，节约了数据传输的带宽；
[0029]3、本专利技术通过对多核异构芯片资源的合理分配，实现数值采样和数据处理的片内并行计算，降低了工业控制系统的应用难度和部署成本，提高了工业控制系统的控制精度和可靠性；
[0030]4、本专利技术通过在一颗多核异构芯片中，进行模拟量采集、数据处理、基于深度学习
的智能分析管控等功能进行多核异构芯片内集成，实现工业现场设备边缘侧数据采集、智能计算、管控一体化；
[0031]5、本专利技术能够实现对工业现场多路模拟量传感器高速采样，同时在边缘侧对采样数据进行片上处理和智能计算，包括传统的数据处理方法以及基于深度学习的智能分析方法，依据计算结果对工业现场设备进行实时管控；
[0032]6、本专利技术有效解决了工业现场边缘端密集传感、数据海量传输、感知控制回路不通等问题，实现工业现场设备边缘侧数据采集、智能计算、管控一体化。
附图说明
[0033]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0034]图1为本专利技术提供的采集
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计算
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管控一体集成智能数据采集系统的结构原理图。
具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采集
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计算
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管控一体集成智能数据采集系统，其特征在于，包括：数据采样模块、存储模块、数据处理分析模块以及通信模块；所述数据采样模块连接所述数据处理分析模块，所述数据处理分析模块连接所述存储模块和所述通信模块；所述数据采样模块用于连接采样设备；所述数据处理分析模块包括高性能中央处理模块、嵌入式神经网络处理模块以及实时协处理模块；所述高性能中央处理模块连接所述存储模块、所述嵌入式神经网络处理模块、所述时协处理模块；所述嵌入式神经网络处理模块连接所述存储模块、所述实时协处理模块；所述实时协处理模块连接所述存储模块；所述高性能中央处理模块和所述实时协处理模块均连接所述通信模块，所述通信模块用于连接上位机和工业现场设备。2.根据权利要求1所述的采集
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计算
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管控一体集成智能数据采集系统，其特征在于，所述数据采样模块包括可配置采样口和前级电路；所述可配置采样接口连接所述前级电路，所述前级电路连接所述高性能中央处理模块；所述可配置采样接口用于连接采样设备。3.根据权利要求2所述的采集
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计算
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管控一体集成智能数据采集系统，其特征在于，所述高性能中央处理模块包括模拟量采集模块和数据处理算法模块；所述模拟量采集模块连接所述前级电路、所述数据处理算法模块、所述存储模块以及所述通信模块；所述数据处理算法模块连接所述存储模块和所述通信模块。4.根据权利要求3所述的采集
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计算
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管控一体集成智能数据采集系统，其特征在于，所述嵌入式神经网络处理模块包括模型推理加速模块；所述模型推理加...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷朝臣，胡鹏程，吴开杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：