一種應(yīng)用超低功耗工業(yè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用超低功耗工業(yè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)數(shù)據(jù)采集是現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制設(shè)備與管理層之間的信息紐帶，建立和完善自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成為制造工業(yè)企業(yè)信息化建設(shè)的重點(diǎn)。
[0003]目前，許多企業(yè)在數(shù)據(jù)采集的各環(huán)節(jié)工作中，通常使用無(wú)線傳感器采集數(shù)據(jù)，在通過(guò)上位機(jī)判斷數(shù)據(jù)是否異常，不具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能；沒(méi)有備份機(jī)制，使得數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性。
[0004]另外，由于工業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的安裝條件限制較多，無(wú)法在任何地方都使用輸電線供電，所以數(shù)據(jù)采集設(shè)備通常采用電池供電，而安裝條件的限制會(huì)導(dǎo)致更換電池非常困難，所以這就對(duì)數(shù)據(jù)采集設(shè)備功耗提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了有效解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)報(bào)警、具有備份機(jī)制的數(shù)據(jù)采集方法。
[0006]一種應(yīng)用超低功耗工業(yè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法，所述采集系統(tǒng)包括無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元、簇頭單元組件及匯聚單元組件，所述無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元采集工業(yè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線射頻將工業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)送到簇頭單元組件，所述簇頭單元組件將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)另一頻段的無(wú)線射頻發(fā)送到操作室內(nèi)的匯聚單元組件上，所述匯聚單元組件將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳給上位機(jī)；
所述簇頭單元組件包括無(wú)線簇頭單元、無(wú)線報(bào)警單元、冗余簇頭單元，所述匯聚單元組件包括無(wú)線匯聚單元、冗余匯聚單元。
[0007]進(jìn)一步地，所述冗余簇頭單元接收數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，所述無(wú)線報(bào)警單元接收?qǐng)?bào)警值；所述無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元在高溫情況下，切換信道，向無(wú)線報(bào)警單元發(fā)送報(bào)警值，無(wú)線報(bào)警單元再把報(bào)警值通過(guò)匯聚單元組件傳送給給上位機(jī)，所述上位機(jī)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)判斷被測(cè)對(duì)象溫度是否正常，電池電壓是否降到臨界點(diǎn)，并向用戶作出報(bào)警；冗余簇頭單元和無(wú)線簇頭單元使用同樣的時(shí)隙，無(wú)線簇頭單元向冗余簇頭單元發(fā)送備份同步命令，當(dāng)冗余簇頭單元兩次不能收到備份同步時(shí)自己切換為主站工作；冗余匯聚單元和無(wú)線匯聚單元使用同樣的時(shí)隙，無(wú)線匯聚單元向冗余匯聚單元發(fā)送備份同步命令，當(dāng)冗余匯聚單元兩次不能收到備份同步時(shí)自己切換為主站工作。
[0008]進(jìn)一步地，所述無(wú)線簇頭單元和無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元之間采用時(shí)分協(xié)議；無(wú)線簇頭單元在和無(wú)線匯聚單元同步之后，進(jìn)行簇內(nèi)同步，同時(shí)根據(jù)同步幀中下一次同步時(shí)間確定自己的同步喚醒時(shí)間；無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)自己的單元號(hào)計(jì)算工作時(shí)間，之后休眠；無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元工作時(shí)間到，采集數(shù)據(jù)，發(fā)送到無(wú)線簇頭單元，等待ACK，如果數(shù)據(jù)成功被無(wú)線簇頭單元接受，休眠，否則重發(fā)，之后休眠；無(wú)線簇頭單元在收到無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)后回復(fù)確認(rèn)ACK，在簇內(nèi)通信競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙向休眠的無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送命令，也可以在無(wú)線匯聚單元與無(wú)線簇頭單元的通信時(shí)間內(nèi)向無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送命令。
[0009]進(jìn)一步地，所述無(wú)線匯聚單元和無(wú)線簇頭單元之間采用Mesh模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；無(wú)線簇頭單元在成功和無(wú)線匯聚單元同步后，用無(wú)線簇頭單元的另一頻段，進(jìn)入無(wú)線簇頭單元與無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元的簇內(nèi)通信時(shí)間，所有的無(wú)線簇頭單元向各自的無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送同步命令，實(shí)現(xiàn)無(wú)線簇頭單元與無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元之間的時(shí)分同步。
[0010]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)通過(guò)I/O 口對(duì)傳感器外設(shè)進(jìn)行供電，當(dāng)數(shù)據(jù)采集單片機(jī)休眠時(shí)，可以通過(guò)I/o 口的通斷控制對(duì)傳感器外設(shè)的供電從而降低功耗。
[0011]本發(fā)明的有益效果:通過(guò)無(wú)線報(bào)警單元實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警功能，同時(shí)通過(guò)使用備份單元，可以在簇頭和匯聚失效的情況下切換主站使用，使得整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，應(yīng)用I/o引腳供電，可控制外設(shè)的工作和停止，降低了功耗。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的無(wú)線簇頭單元的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)流向示意圖；
圖3為本發(fā)明的無(wú)線匯聚結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)流向示意圖；
圖4為本發(fā)明的無(wú)線匯聚單元-無(wú)線簇頭單元頻分協(xié)議示意圖；
圖5為本發(fā)明的無(wú)線數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)流向示意圖；
圖6為本發(fā)明的無(wú)線簇頭單元-無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元頻分協(xié)議示意圖；
圖7為無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元時(shí)序示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。
[0015]如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種超低功耗工業(yè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集方法，所述系統(tǒng)包括無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元、簇頭單元及匯聚單元，其中所述無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)433MHz無(wú)線射頻發(fā)送到簇頭單元，所述簇頭單元將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)2.4GHz無(wú)線射頻發(fā)送到操作室內(nèi)的匯聚單元上，所述匯聚單元將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳給上位機(jī)。
[0016]所述無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元位于工業(yè)生產(chǎn)中所需要采集數(shù)據(jù)的裝置上，具有N個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)可以有N個(gè)，無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元將采集數(shù)據(jù)、單元號(hào)、組號(hào)、采集周期等數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱仡^單元；所述簇頭單元包括無(wú)線簇頭單元、冗余簇頭單元及無(wú)線報(bào)警單元，其中一個(gè)無(wú)線簇頭單元大約管理N/L個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元，總體分為L(zhǎng)個(gè)簇；所述簇頭單元位于被檢測(cè)裝置附近的位置，便于收集附近的無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的數(shù)據(jù)；所述匯聚單元位于操作室內(nèi)，所述匯聚單元包括冗余匯聚單元及無(wú)線匯聚單元。
[0017]如圖2所示，為本發(fā)明系統(tǒng)中無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖，所述無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元包括數(shù)據(jù)采集傳感器、數(shù)據(jù)采集單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集單元的433M射頻模塊及電池，所述電池進(jìn)行對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行供電，所述數(shù)據(jù)采集傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)I/O 口傳給數(shù)據(jù)采集單片機(jī)；數(shù)據(jù)采集單片機(jī)通過(guò)串口與射頻進(jìn)行通信并將采集到的數(shù)據(jù)或報(bào)警值發(fā)送給射頻芯片；數(shù)據(jù)采集單元的433M射頻模塊使用433MHz頻率與無(wú)線簇頭單元433M射頻模塊進(jìn)行通信并發(fā)送從數(shù)據(jù)采集單片機(jī)接收到的數(shù)據(jù)和報(bào)警值；調(diào)試串口為程序員調(diào)試程序時(shí)使用。新單元加入或者重新上電后，出于接收狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)聽(tīng)到周?chē)従訂卧l(fā)送的數(shù)據(jù)后，計(jì)算自己的工作時(shí)間，以及下一次同步時(shí)間然后進(jìn)入休眠狀態(tài)。如果同步過(guò)期，則重新同步。
[0018]如圖3所示，為本發(fā)明系統(tǒng)中無(wú)線簇頭單元的結(jié)構(gòu)示意圖，所述無(wú)線簇頭單元包括簇頭單元Mash模塊、簇頭單元433M射頻模塊、簇頭單元單片機(jī)及簇頭單元電源接口，簇頭單元433M射頻模塊使用433MHz頻率與數(shù)據(jù)采集單元的433M射頻模塊進(jìn)行通信將接收到的數(shù)據(jù)或報(bào)警值通過(guò)串口傳送給簇頭單元單片機(jī)；簇頭單元單片機(jī)通過(guò)串口與簇頭單元Mesh模塊進(jìn)行通信并將采集到的數(shù)據(jù)或報(bào)警值發(fā)送給簇頭單元Mesh模塊；簇頭單元Mesh模塊使用2.4GHz頻率與無(wú)線匯聚單元中的匯聚單元Mesh模塊進(jìn)行通信并發(fā)送從簇頭單元單片機(jī)中接收到的數(shù)據(jù)或報(bào)警值；調(diào)試串口為程序員調(diào)試程序時(shí)使用。無(wú)線簇頭單元重新上電后同樣監(jiān)聽(tīng)鄰居無(wú)線簇頭單元，計(jì)算自己的工作時(shí)間，無(wú)線簇頭單元不用計(jì)算下一次同步時(shí)間。
[0019]所述冗余簇頭單元及無(wú)線報(bào)警單元與無(wú)線簇頭單元結(jié)構(gòu)相同，其區(qū)別在于所述冗余簇頭單元用于備份，無(wú)線報(bào)警單元用于報(bào)警；所述無(wú)線數(shù)據(jù)采集單元在高溫情況下，切換信道，向無(wú)線報(bào)警單元發(fā)送數(shù)據(jù)，無(wú)線報(bào)警單元再把數(shù)據(jù)傳給無(wú)線匯聚單元，上位機(jī)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)判斷被測(cè)對(duì)象溫度是否正常，電池電壓是否降到臨界點(diǎn)，并向用戶作出報(bào)警。
[0020]如圖4所示，為本發(fā)明系統(tǒng)中無(wú)線匯聚單元的結(jié)構(gòu)示意圖，所述無(wú)線匯聚單元包括匯聚單元Mesh模塊、串轉(zhuǎn)網(wǎng)模塊、匯聚單元433M射頻模塊、匯聚單元單片機(jī)、匯聚單元電源接口及網(wǎng)口，所述匯聚單元Mesh模塊使用2.4GHz頻率與簇頭單元Mesh模塊進(jìn)行通信接收其發(fā)送的數(shù)據(jù)或報(bào)警值；匯聚單元單片機(jī)通過(guò)串口與匯聚單元Mesh模塊進(jìn)行通信并接收匯聚單元Mesh模塊發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)和其他信息；串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊