一种模块化物联网多功能智能传感器，属于物联网传感器技术领域。本发明专利技术包括感知部件和底座部件，感知部件可拆卸安装在底座部件上，并与底座部件通信连接；感知部件用于采集各种信号并进行A/D数模转换，输出数字信号；所述底座部件用于对感知部件提供的数字信号进行自动识别种类和分析处理，并将诊断结果通过物联网或互联网传输至云端后台管理中心。本发明专利技术物联网智能传感器采用“即插即用”的工作方式，开启后自动组网，对设备运行情况自动监测，对设备发生的故障信号自动分析、处理、检测、诊断、报警，实时向后台管理中心上报设备日常运行情况、工作报表和故障诊断报告，极大的保护了设备的正常运行的稳定性、可靠性与安全性。可靠性与安全性。可靠性与安全性。
【技术实现步骤摘要】
一种模块化物联网多功能智能传感器、系统及方法
[0001]本专利技术属于物联网传感器
，具体是涉及一种模块化物联网多功能智能传感器、系统及方法。
技术介绍
[0002]随着物联网、工业物联网的快速发展，尤其是5G技术的广泛推广和应用，低延时、高带宽、万物相连的场景成为5G技术的三大应用场景。其中万物相连对物联网支撑技术、数据传输带宽、传感器容量、传感效率、传感数据高速采集与转换、故障数据的快速、智能化分析、检测、诊断、判断、报警等，都提出了更新、更高、更复杂的挑战和实战要求。
[0003]以往传统的传感器，比如最常用的振动传感器，往往只具备振动数据采集、A/D转化功能(部分振动传感器具有数据存储的功能)，应用过程中需要搭配测振仪(分析仪)来完成振动数据分析、存储、有线传输，过程相当复杂。最近几年，尤其是5G网络的铺设，为解决以上问题提供了技术上的支持和保障。
[0004]现有改进型的商用传感器增加了许多新的功能，比如三轴振动智能传感器，实现了将测振传感器、测振分析仪集成于一体，无需再单独搭配测振仪(分析仪)使用，集成化高、体积小、方便携带。除了小体积、一体化、方便携带以外，三轴振动智能传感器在智能化方面的表现主要体现可以外接物联网、5G通信、智能云，嵌入式软件等新技术，在三轴振动智能传感器的应用更使其智能化优势充分拔高，因此，三轴振动智能传感器在工业精确制造、城市工程、爆破工程、交通工程等领域的生产作业和试验现场中广泛使用。
[0005]以目前最常用的三轴振动智能传感器为例，现有改进型的商用智能传感器结构构造如图1所示，包括数据采集模块3、A/D转化模块4、数据分析模块25、自适应环境噪声模块26、嵌入式软件协议栈模块27、数据存储模块28、GPS模块12、WiFi模块13、以及供电模块10；智能传感器通过工业胶水与物体相连；其工作原理为：
[0006]1、通过数据采集模块3采集振动信号，并将信号传送到A/D转化模块4；
[0007]2、A/D转化模块4将采集到的模拟信号，通过A/D转化模块4，转换成数字信号；
[0008]3、数字信号传送到自适应环境噪声模块26，通过模式对比与参数(信号包络、频谱等)对比，判断信号是属于环境噪声信号，还是外界采集的振动信号；如果判定是外界采集的振动信号，该信号将送至数据分析模块25进行分析；
[0009]4、在数据分析模块25中，嵌入式软件协议栈模块27将测振仪功能集成于一体，无需再单独搭配测振仪使用，测振仪主要用于实现机器预测维修的基础型仪器；数据分析模块25主要用于测量、记录和跟踪机器设备的状态，可以发现信号异常，并能够对常见的机器振动故障进行诊断和趋势监测；
[0010]5、通过数据分析模块25将完成的分析数据直接通过内置WiFi模块13传输到云端，同时将分析数据送到数据存储模块28存储，以备调用。
[0011]现有改进型的商用智能传感器因上述结构构造所造成的不足和缺陷，如下：
[0012]1)现有的商用传感器无法满足物联网业务的发展需要：
[0013]现有常用的商用传感器虽然增加了许多新的功能，但仍然采用传统的非标设计思路和方法，而采用非标设计生产出的传感器五花八门，性能不一，无法满足万物相连的物联网的发展需要。根据数据显示，2015年全球物联网连接大约60亿个左右，2020年已经增长到270亿个，2023
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2025年这一数字将超过500亿个。我国这几年物联网发展突破了人们预先的估计和预测。根据工信部发布的数据显示，2017年物联网产业规模已经突破万亿，到2020年，仅仅中国的物联网整体规模就超过了1.8万亿。
[0014]如此海量庞大的物联网如果仍然采用现有非标性能单一、功能单一、容量小、缺乏分析处理能力的传感器进行使用和连接，会造成意想不到的网络隐患和问题，包括稳定性、可靠性与安全性等，根本无法满足物联网快速发展的要求。
[0015]2)现有的商用传感器设计方法阻碍了物联网芯片的快速发展：
[0016]现有常用的商用传感器仍然采用传统的设计思路和方法，在传感器产品设计时，完全没有把物联网考虑进去，是与物联网分别设计，相互割裂与分离，各自独立存在。这种非标的、独立单一的设计思路和方法，对推动物联网芯片的发展没有形成良性的影响和推动作用，造成目前物联网芯片的需求量和使用量都相对较低，芯片数量上不去，导致物联网芯片的价格多高，价格越高就越没有人用，芯片制造厂家也就没有了积极性，造成恶性循环。因此，当前物联网芯片发展的瓶颈就在使用数量少，这需要从使用量最多的传感器本身找出原因。
[0017]现有的商用智能传感器在使用时存在的不足和缺陷，如下：
[0018]1)容量小，只适合常见故障分析：
[0019]现有商用传感器，比如振动传感器，即使合成了振动分析仪的某些功能，可以对常见的几种故障进行分析、处理、诊断，然而采集、分析、处理数据的容量非常有限，无法对设备在复杂情况下产生的故障进行全面分析和处理。一旦遇到这种情况，还需上传至云端 (云计算)做进一步分析处理，不但产生了时间延时，还减低了第一时间分析处理故障的效率；
[0020]2)传输效率低，传输可靠性与安全性低：
[0021]现有商用传感器内置WIFI模块，主要通过WIFI网络与外界网络对接。我们知道，只要有内置WIFI模块，都可以上网(就像我们手机WIFI上网一样)，但内置WIFI本身的带宽、可靠性与安全性就比较低，虽然可以支持外界物联网、4G/5G通信等，但所有物联网连接(Web SCADA系统)、物联网路由器和通信接口都要依赖于外部提供建立，这在现实网路中是很难实现的；
[0022]3)无法实现多种数据采集与传感功能，传感效率低：
[0023]现有商用传感器都是单一功能传感器，目前最先进的传感器都只是性能纵向改进的传感器，比如振动传感器、温度传感器、红外传感器、噪声传感器、压力传感器等。而对于日益快速增长的物联网万物相连的场景，单一功能的传感器传感效率太低，无法直接与物联网相连，无法满足几百亿物物相连的需求，需要外接物联网网络，这样就会产生链路复杂、网路支撑难度加大等困难，无法满足几百亿物物相连的物联网发展，更不用说工业物联网(IIoT)的发展和需求，工业物联网对工业传感器的传感效率、传感数据分析处理的效率、延时的严格限定，都有非常苛刻的要求；
[0024]4)过多依赖于云计算资源：
[0025]现有商用传感器，虽然增加了数据分析模块，但大部分计算功能都要依赖于云端计算；数据分析单元主要用于测量、记录和跟踪机器设备的状态，以及对常见故障进行对比和诊断，不需要过多的计算量。如果发现复杂一些的故障，只能依靠云端进行大数据计算、分析、处理、诊断、报警等工作。这样就降低了传感器的工作效率和作用，对云计算依赖性过高；而现实中，常见的故障比较少，更多见的是复杂环境下产生的复杂故障的分析处理；
[0026]5)无法直接连接物联网，必须通过外部网关对接WI本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模块化物联网多功能智能传感器，其特征在于，包括感知部件(1)和底座部件(2)，所述感知部件(1)可拆卸安装在底座部件(2)上，并与底座部件(2)通信连接；所述感知部件(1)用于采集各种信号并进行A/D数模转换，输出数字信号；所述底座部件(2)用于对感知部件(1)提供的数字信号进行自动识别种类和分析处理，并将诊断结果通过物联网或互联网传输至云端后台管理中心。2.根据权利要求1所述的一种模块化物联网多功能智能传感器，其特征在于，所述感知部件(1)为压力信号感知部件、温度信号感知部件、振动信号感知部件、红外信号感知部件、噪声信号感知部件中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种模块化物联网多功能智能传感器，其特征在于，所述感知部件(1)包括用于采集外界模拟信号的数据采集模块(3)、及用于将采集到的模拟信号转换为数字信号并输出的A/D转化模块(4)。4.根据权利要求1所述的一种模块化物联网多功能智能传感器，其特征在于，所述底座部件(2)包括数据分析处理模块(5)、物联网芯片模块(6)、边缘计算模块(7)、代理服务器模块(8)、CPU计算模块(9)、供电模块(10)、通信接口模块(11)、及内置的GPS模块(12)、WiFi模块(13)；所述数据分析处理模块(5)用于对感知部件(1)提供的数字信号进行信号种类的自动识别、数据分析、故障的检测、诊断和报警；所述物联网芯片模块(6)用于传感器自动连接物联网；所述边缘计算模块(7)用于给数据分析处理模块(5)提供计算力；所述代理服务器模块(8)用于存储与备份传感器日常采集的传感数据及故障检测数据的所有历史数据，用于传感器与物联网、互联网的连接与互动；所述CPU计算模块(9)用于给边缘计算模块(7)提供计算资源；所述供电模块(10)用于传感器供电；所述通信接口模块(11)用于传感器与外接通信接口对接；所述GPS模块(12)用于传感器定位、及分布式组网和管理；所述WiFi模块(13)用于传感器连接无线局域网。5.根据权利要求4所述的一种模块化物联网多功能智能传感器，其特征在于，还包括内置的5G发射模块(14)，所述5G发射模块(14)用于传感器连接4G/5G网络。6.根据权利要求1所述的一种模块化物联网多功能智能传感器，其特征在于，所述感知部件(1)通过凸状对接电路板模块(15)和凹状对接电路板模块(16...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖宏，
申请(专利权)人：绍兴秘可视信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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