CN106535253A - 一种无线数据动态采集和传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线数据动态采集和传输方法，该方法在数据采集过程中，根据采集数据的变化阈值，动态调整采集数据的时间间隔；在数据保存过程中，根据采集数据的变化阈值，动态调整保存数据的时间间隔和时机；在数据发送过程中，根据采集数据的采集值报警阈值和变化率报警阈值，动态调整发送数据的时机。本发明实现了在不增加无线设备功耗下，依据数据异常程度，动态提高或降低数据采样频率；通过对动态采集数据的异常的判断，及时发送报警信息，使得管理人员及早对设备进行维护；本发明减少了无线发送数据量，降低了无线监测设备功耗，实现了在不增加总传输数据量基础上，可以对整个被测设备的过程状态信息进行监测。

Description

一种无线数据动态采集和传输方法
技术领域
本发明涉及无线传感器网络信息监测领域，特别涉及一种传感器采集并利用无线方式传输的数据的动态采集和传输方法。
背景技术
目前，基于很多工程结构健康监测、环境信息监测等领域的特殊性以及无线传感器网络技技术的优点，无线传感器网络在这些领域的应用越来越广泛和重要。
通过无线传感器网络可以分布式、大批量、实时在线监测被测设备或环境的状态信息，对异常情况进行报警，减低重大事故造成的损失。
基于无线传感器网络技术的监控系统的特点，节点能耗是其最为关键技术之一，尤其对于电池供电的无线传感器节点，节点能耗直接涉及到整个系统的实用性。
无线传感器节点的主要耗能部分在于无线数据的发送，为了减低无线传感器节点的能耗，目前用于监测领域的大多无线传感器节点的设置方式或者运行方式都是在很长一段时间内采集一次数据，每隔更长的时间间隔发送一次数据，以减少无线数据的发送次数，进而达到减低无线传感器节点的能耗的目的。在这种方式中，只有在采集到的数据超出一定报警阈值时，才及时发送当前所采集到的异常数据。这种监测模式，由于是在很长一段时间内采集一次数据，在相邻两次采集数据之间的时间内不会再次进行数据采集，因此在被测设备在相邻两次采集数据之间的时间内出现突发情况(如温度突然上升、压力突然下降、应力突然增大等)时，将无法及时发现。
而如果为了能够及时发现突发情况而缩短采样间隔，则在被监测设备处于的正常的情况下，势必造成过多次的无效数据的发送，增加了无线传感器节点的功耗。而且，目前当这些无线监测节点出现异常时，又由于连续发送瞬时值，从而也增加了这一过程中的无效数据的发送，又浪费了一部分能耗。同时，对于整个监控过程来说，由于采集和发送时间间隔固定的限定，无法提供一个比较真实的过程监测数据。
一般的设备过程监测中，是按固定的采样间隔采集特征值，受到采样数据量限制，对于设备运行过程中突发异常状态不能进行精密检测，只能起到故障预警，不能对故障原因做出分析。
另外，一般监测设备，当被监测的设备出现问题时，才会通知用户去检修，检修时，需要检测设备对被测设备进行大量数据的采集，而被测设备的某些故障是无法复现的，所以这些被测设备故障原因也无法判断。例如，有些大型电机，当振动值超过一定阈值时，会通知用户紧急停机、进行检修，但是，电机的故障的部分原因需要通过采集电机出现故障时的大量振动数据进行二次分析，才能判断出故障原因，但是，这些电机不能再次运转，或者即便重新运转了，有些故障也是未必能再次复现，所以，这时，由于采集数据的无法复现，对这些设备故障原因无法做出准确的判断。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种无线数据动态采集和传输方法，以根据采集数据的变化而动态调整数据采集、数据打包和数据发送间隔，实现在节约能耗的同时获取真实的过程监测数据。
本申请的技术方案是这样实现的：
一种无线数据动态采集和传输方法，包括数据采集过程、数据保存过程和数据发送过程，其中：
所述数据采集过程中，根据采集数据的变化阈值，动态调整采集数据的时间间隔；
所述数据保存过程中，根据采集数据的变化阈值，动态调整保存数据的时间间隔和时机；
所述数据发送过程中，根据采集数据的采集值报警阈值和变化率报警阈值，动态调整发送数据的时机。
进一步，所述数据采集过程包括：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第一时间间隔采集数据；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，缩短所述第一时间间隔以采集数据；
进一步，所述数据保存过程包括：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第二时间间隔保存当前时刻的采集数据；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，保存所述相邻两次的采集数据中的后一次采集数据，之后，缩短所述第二时间间隔以保存数据，之后，当采集数据出现极值时，即刻保存所述极值；
进一步，所述数据发送过程包括：
当当前所采集数据即未达到所述采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值也未达到所述变化率报警阈值时，进行正常发送过程；
当当前所采集数据达到所述采集值报警阈值时，进行采集值预警发送过程；
当当前所采集数据未达到所述采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化率报警阈值时，进行变化速率预警发送过程。
进一步，所述数据采集过程中，在缩短所述第一时间间隔以采集数据之后：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值再次不大于所述预设阈值时，恢复所述第一时间间隔，并以恢复后的第一时间间隔采集数据。
进一步，所述数据保存过程中，在缩短所述第二时间间隔以保存数据之后：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值再次不大于所述预设阈值时，恢复所述第二时间间隔，并以恢复后的第二时间间隔保存当前时刻的采集数据。
进一步，所述正常发送过程包括：
当当前所采集数据即未达到采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值也未达到变化率报警阈值时，当所保存的并且未发送的采集数据达到预设数量时，将该些采集数据进行打包发送。
进一步，所述变化速率预警发送过程包括：
当当前所采集数据达到采集值报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送。
进一步，所述采集值预警发送过程包括：
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值达到变化率报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出变化率报警信息。
进一步，所述第二时间间隔至少是第一时间间隔的10倍。
进一步，所述变化阈值包括第一变化阈值ΔTa、第二变化阈值ΔTb、第三变化阈值ΔTc和第四变化阈值ΔTd，其中，ΔTa＜ΔTb＜ΔTc＜ΔTd；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第一时间间隔采集数据，包括：
当ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTa时，按照τA时间间隔采集数据，其中，ΔTi表示当前的相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值，Ti+1表示当前所采集数据，Ti表示前一次所采集数据，τA为第一时间间隔，i＝1,2,3,...,n，i表示采集数据的次数；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，缩短所述第一时间间隔以采集数据，包括：
当ΔTa＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTb时，即刻按照τA/λ时间间隔采集数据；
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，即刻按照τA/η时间间隔采集数据；
当ΔTc＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTd时，即刻按照τA/θ时间间隔采集数据；
当ΔTd＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，即刻按照τA/μ时间间隔采集数据；之后，
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，即刻按照τA/η时间间隔采集数据；
其中，1＜λ＜η＜θ＜μ。
进一步，所述变化阈值包括第一变化阈值ΔTa、第二变化阈值ΔTb、第三变化阈值ΔTc和第四变化阈值ΔTd，其中，ΔTa＜ΔTb＜ΔTc＜ΔTd；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第二时间间隔保存当前时刻的采集数据，包括：
当ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTa时，按照QA时间间隔保存当前时刻的采集数据，其中，ΔTi表示当前的相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值，Ti+1表示当前时刻的采集数据，Ti表示前一次所采集数据，QA为第二时间间隔，i＝1,2,3,...,n，i表示采集数据的次数；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，保存所述相邻两次的采集数据中的后一次采集数据，之后，缩短所述第二时间间隔以保存数据，之后，当采集数据出现极值时，即刻保存所述极值，包括：
当ΔTa＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTb时，保存Ti+1，之后，按照QB时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，保存Ti+1，之后，按照QC时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
当ΔTc＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTd时，保存Ti+1，之后，按照QD时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
当ΔTd＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，保存Ti+1，之后，按照QE时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
其中，QA＞QB＞QC＞QD＞QE。
进一步，当当前所采集数据达到采集值报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，包括：
所述采集值报警阈值包括一级采集值报警阈值Ψ1和二级采集值报警阈值Ψ2；
当Ti≥Ψ1时，即刻保存Ti，并以Ti作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出一级报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，不再对采集数据进行打包发送；
当Ti≥Ψ2时，即刻保存Ti，并以Ti作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出二级报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，不再对采集数据进行打包发送；
其中，Ti表示当前所采集数据。
进一步，当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值达到变化率报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出变化率报警信息，包括：
所述变化率报警阈值包括一级变化率报警阈值ΔTC和二级变化率报警阈值ΔTD；
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且ΔTC≤ΔTi＝|Ti+1-Ti|＜ΔTD时，即刻保存Ti+1，并以Ti+1作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出一级变化率报警信息；
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且ΔTD≤ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，即刻保存Ti+1，并以Ti+1作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出二级变化率报警信息。
进一步，所述数据带有采集时的时间戳。
从上述方案可以看出，本发明的无线数据动态采集和传输方法，根据采集数据的变化情况动态调整保存数据的时间间隔和发送数据的时机，进而在不增加能耗的同时实现了获取所采集数据的详细动态过程。
本发明实现了对异常情况进行自动加密采集，及时发现突发事件，对超出报警阈值情况进行及时报警处理，降低了损失。同时，本发明对整个监控过程数据进行自动抽样、打包发送，在能监控到整个过程状态变化基础上，减低数据传输量，从而减小了无线监测设备功耗。
本发明通过对数据的动态采集实现了在不增加无线设备功耗下，依据数据异常程度，动态提高或降低数据采样频率，对被测设备异常数据的及时提取；通过对动态采集数据的异常的判断，及时发送报警信息，使得管理人员及早对设备进行维护；通过对动态数据的抽样、多数据打包单次传输，减少了无线发送数据量，降低了无线监测设备功耗；在不增加总传输数据量基础上，可以对整个被测设备的过程状态信息进行监测。当数据达到最高报警级别时，无线设备数据采样频率将提高到一定程度，所采集的数据足以进行二次分析。
本发明的无线数据动态采集和传输方法，当出现当前所采集数据达到采集值报警阈值，或者相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值达到变化率报警阈值的情况下，均会提高数据采集、保存和发送频率，并由于不同等级阈值的设定，数据采集、保存和发送频率能够随着当前所采集数据值的提高或者相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值的提高而提高，进而当出现采集数据异常时，本发明的方法能够快速跟踪异常数据的变化，起到了异常情况出现时的检测的作用。与现有技术相比，本发明的无线数据动态采集和传输方法，所采集的数据更有真实的参考价值，并且，本发明的方法能够在被测设备出现故障时即进行了实时数据的采集，进而给被测设备故障原因的判断提供了准确的实时数据。
本发明的方法，在数据采集时，相比现有的方法，在不增加功耗或者增加功耗很少的同时采集的有效数据量更多，相比现有检测设备和方法，在数据异常时，本发明才对数据进行大量采集，起到检测作用，在正常情况下，只是对少量数据的长时间采集，起到一个查看作用。而现有的检测设备、检测方法是被测设备发生故障时的短时间内的数据采集，不会有长期数据的查看，同时现有的监测设备、监测方法则是少量数据的查看，在数据异常时，发现不及时，而且，对高级别异常数据采样不足，不能进行二次数据分析，只能知道设备有问题，不能判断出设备是什么问题。可见，本发明的方法同时具有现有监测、检测方法和装置的双重效果。
附图说明
图1为本发明的无线数据动态采集和传输方法实施例的流程控制过程示意图；
图2为本发明的无线数据动态采集和传输方法实施例中动态采集示意图；
图3为本发明的无线数据动态采集和传输方法实施例中动态抽样示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种无线数据动态采集和传输方法，该方法中，包括数据采集过程、数据保存过程和数据发送过程，其中：
所述数据采集过程中，根据采集数据的变化阈值，动态调整采集数据的时间间隔；
所述数据保存过程中，根据采集数据的变化阈值，动态调整保存数据的时间间隔和时机；
所述数据发送过程中，根据采集数据的采集值报警阈值和变化率报警阈值，动态调整发送数据的时机。
其中，所述数据采集过程包括：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第一时间间隔采集数据；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，缩短所述第一时间间隔以采集数据；
所述数据保存过程包括：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第二时间间隔保存当前时刻的采集数据；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，保存所述相邻两次的采集数据中的后一次采集数据，之后，缩短所述第二时间间隔以保存数据，之后，当采集数据出现极值时，即刻保存所述极值；
所述数据发送过程包括：
当当前所采集数据即未达到所述采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值也未达到所述变化率报警阈值时，进行正常发送过程；
当当前所采集数据达到所述采集值报警阈值时，进行采集值预警发送过程；
当当前所采集数据未达到所述采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化率报警阈值时，进行变化速率预警发送过程。
本发明实施例中，所述数据采集过程中，在缩短所述第一时间间隔以采集数据之后：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值再次不大于所述预设阈值时，恢复所述第一时间间隔，并以恢复后的第一时间间隔采集数据。
所述数据保存过程中，在缩短所述第二时间间隔以保存数据之后：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值再次不大于所述预设阈值时，恢复所述第二时间间隔，并以恢复后的第二时间间隔保存当前时刻的采集数据。
本发明实施例中，所述正常发送过程包括：
当当前所采集数据即未达到采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值也未达到变化率报警阈值时，当所保存的并且未发送的采集数据达到预设数量时，将该些采集数据进行打包发送。
所述变化速率预警发送过程包括：
当当前所采集数据达到采集值报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送。
所述采集值预警发送过程包括：
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值达到变化率报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出变化率报警信息。
本发明实施例中，所述第二时间间隔远大于第一时间间隔，为了清楚的界定，本发明实施例中所述第二时间间隔至少是第一时间间隔的10倍。
具体地，本发明实施例中，所述变化阈值包括第一变化阈值ΔTa、第二变化阈值ΔTb、第三变化阈值ΔTc和第四变化阈值ΔTd，其中，ΔTa＜ΔTb＜ΔTc＜ΔTd；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第一时间间隔采集数据，包括：
当ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTa时，按照τA时间间隔采集数据，其中，ΔTi表示当前的相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值，Ti+1表示当前所采集数据，Ti表示前一次所采集数据，τA为第一时间间隔，i＝1,2,3,...,n，i表示采集数据的次数；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，缩短所述第一时间间隔以采集数据，包括：
当ΔTa＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTb时，即刻按照τA/λ时间间隔采集数据；
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，即刻按照τA/η时间间隔采集数据；
当ΔTc＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTd时，即刻按照τA/θ时间间隔采集数据；
当ΔTd＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，即刻按照τA/μ时间间隔采集数据；之后，
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，即刻按照τA/η时间间隔采集数据；
其中，1＜λ＜η＜θ＜μ。
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第二时间间隔保存当前时刻的采集数据，包括：
当ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTa时，按照QA时间间隔保存当前时刻的采集数据，其中，ΔTi表示当前的相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值，Ti+1表示当前时刻的采集数据，Ti表示前一次所采集数据，QA为第二时间间隔，i＝1,2,3,...,n，i表示采集数据的次数；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，保存所述相邻两次的采集数据中的后一次采集数据，之后，缩短所述第二时间间隔以保存数据，之后，当采集数据出现极值时，即刻保存所述极值，包括：
当ΔTa＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTb时，保存Ti+1，之后，按照QB时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，保存Ti+1，之后，按照QC时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
当ΔTc＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTd时，保存Ti+1，之后，按照QD时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
当ΔTd＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，保存Ti+1，之后，按照QE时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
其中，QA＞QB＞QC＞QD＞QE。
当当前所采集数据达到采集值报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，包括：
所述采集值报警阈值包括一级采集值报警阈值Ψ1和二级采集值报警阈值Ψ2；
当Ti≥Ψ1时，即刻保存Ti，并以Ti作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出一级报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，不再对采集数据进行打包发送；
当Ti≥Ψ2时，即刻保存Ti，并以Ti作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出二级报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，不再对采集数据进行打包发送；
其中，Ti表示当前所采集数据。
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值达到变化率报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出变化率报警信息，包括：
所述变化率报警阈值包括一级变化率报警阈值ΔTC和二级变化率报警阈值ΔTD，作为一个具体实施例，可将第三变化阈值ΔTc作为一级变化率报警阈值ΔTC，可将第四变化阈值ΔTd作为二级变化率报警阈值ΔTD；
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且ΔTC≤ΔTi＝|Ti+1-Ti|＜ΔTD时，即刻保存Ti+1，并以Ti+1作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出一级变化率报警信息；
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且ΔTD≤ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，即刻保存Ti+1，并以Ti+1作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出二级变化率报警信息。
本发明实施例中，所述数据带有采集时的时间戳，利于按时间顺序缓存和跟踪。
图1示出了本发明的无线数据动态采集和传输方法实施例的流程控制过程。以下结合图1所示并结合一个具体实施过程进行说明。
数据的动态采集
设，无线监测设备正常采集数据按τA时间间隔采集，例如τA＝30s(30秒)，即，每第τA时刻采集一次数据，τA比目前常规监测设备采集时间间隔短。对于无线传感器网络来说，传感器数据的采集并不会产生很大的消耗，因此，缩短采集时间间隔，整体上并不会带来消耗增加的问题。
无线监测设备采集的数据为Ti，其中，i＝1,2,3,...,n，表示第i次采集的数据，Ti可以为温度、压力、应力等数据；
设，后一次的采集数据Ti+1与采集数据Ti之差的绝对值为ΔTi；
设，ΔTi有多个阈值ΔTa、ΔTb、ΔTc、ΔTd，并且ΔTa＜ΔTb＜ΔTc＜ΔTd；
设，被测数据曲线如图2所示。
当ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTa时，采样间隔按τA采样时间间隔采集，如图2所示。
当ΔTa＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTb时，即刻缩短采样间隔，采样间隔按τA/λ采集，其中，λ＝1.5，如图2所示。
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，即刻缩短采样间隔，采样间隔按τA/η采集，其中，η＝2，如图2所示。
当ΔTc＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTd时，即刻缩短采样间隔，采样间隔按τA/θ采集，其中，θ＝5，如图2所示。
当ΔTd＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，即刻缩短采样间隔，采样间隔按τA/μ采集，其中，μ＝10，如图2所示。
在此之后，当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，即刻增加采样间隔，采样间隔按τA/η采集，其中，η＝2，如图2所示。
当ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTa时，即刻增加采样间隔，采样间隔按τA采样时间间隔采集，如图2所示。
本发明实施例中，还可以进一步地，如果第i+1和第i个采集数据差的绝对值即ΔTi＝|Ti+1-Ti|落在哪个区间内，则按该区间相应的采样间隔采集。
数据的动态抽样
当ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTa时，按QA时间间隔保存数据，其中QA＝20min(20分钟)，QA远大于τA，如图3所示。
当ΔTa＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTb时，保存Ti+1值，如图3所示，之后，按QB时间间隔保存数据，其中QB＝15min(15分钟)，同时，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0时(Ti-Ti-1与Ti+1-T符号相反，断定Ti为极值)，则即刻保存Ti值。
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，保存Ti+1值，如图3所示，之后，按QC时间间隔保存数据，其中QC＝5min(5分钟)，同时，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0时(Ti为极值)，则即刻保存Ti值。
当ΔTc＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTd时，保存Ti+1值，如图3所示，之后，按QD时间间隔保存数据，其中QD＝2min(2分钟)，同时，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0时(Ti为极值)，则即刻保存Ti值。
当ΔTd＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，保存Ti+1值，如图3所示，之后，按QE时间间隔保存数据，其中QE＝1min(1分钟)，同时，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0时(Ti为极值)，则即刻保存Ti值，例如图3中曲线下方指向曲线最高峰的箭头所示。
数据打包发送
对于上述保存的数据，都带有采集的时间戳，按时间顺序缓存，当缓存数据达到例如设定的30个数据时进行打包，并发送出去。数据包的结构如下表所示。
协议标识符 数据总长度 设备ID 数据1，数据2…数据n 数据校验 …
数据的报警控制
设，采集数据的瞬时报警阈值分为一级采集值报警阈值Ψ1和二级采集值报警阈值Ψ2；数值变化率报警阈值分别为一级变化率报警阈值ΔTC和二级变化率报警阈值ΔTD，这里将第三变化阈值ΔTc作为一级变化率报警阈值ΔTC，将第四变化阈值ΔTd作为二级变化率报警阈值ΔTD。
当Ti≥Ψ1时，即刻保存Ti，并以Ti作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出一级报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，不再对采集数据进行打包发送。
当Ti≥Ψ2时，即刻保存Ti，并以Ti作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出二级报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，不再对采集数据进行打包发送。
此处需要说明的是，当采集值超出瞬时报警阈值后，采集数据实现了实时发送(即，采集后即刻发送)，而且，由上述的动态采集过程说明可知，依据被测量值的变化速率，采样频率也随之变化，故，变化率报警已经失去意义。
当Ti＜Ψ1并且ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，正常执行数据的打包发送，即按时间顺序缓存数据，当缓存数据达到例如设定的30个数据时进行打包，并发送出去。
当Ti＜Ψ1并且ΔTc≤ΔTi＝|Ti+1-Ti|＜ΔTd时，即刻保存Ti+1，并以Ti+1作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出一级变化率报警信息，之后从Ti+2值开始新的数据打包发送过程；(进一步地，如果下一个采集数据也满足Ti+1＜Ψ1并且ΔTc≤ΔTi+1＝|Ti+2-Ti+1|＜ΔTd的条件，则也要即刻保存Ti+2，并以Ti+2作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送(此时所发送的数据包中实际上只有Ti+2一条数据)，同时发出一级变化率报警信息；而如果下一个采集数据满足的条件是Ti+1＜Ψ1并且ΔTi+1＝|Ti+2-Ti+1|≤ΔTc，则按时间顺序缓存数据，当缓存数据达到例如设定的30个数据时进行打包，并发送出去)
当Ti＜Ψ1时，且，ΔTd＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，即刻保存Ti+1，并以Ti+1作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出二级变化率报警信息，之后从Ti+2值开始新的数据打包发送过程。
进一步说明的是，本发明方法中，是每采集一个数据则做一次上述的判断过程，以根据新的采用数据动态调整数据的动态采集、数据的动态抽样、数据打包发送以及数据的报警控制。
此处需要说明的是，当采集值没超出瞬时报警阈值，而被测数据变化速率超出数值变化率报警阈值时，被测数据变化速率分2个级别预警，以便实时掌握被测量变化快慢程度。由于被测数据变化速率超出预警值后，由上述动态采集说明可知，从Ti+2值开始，数据保存间隔缩短，打包发送时间也缩短，所以不影响被测数据状态异常判断的及时性。
本发明的无线数据动态采集和传输方法，根据采集数据的变化情况动态调整保存数据的时间间隔和发送数据的时机，进而在不增加能耗的同时实现了获取所采集数据的详细动态过程。
本发明实现了对异常情况进行自动加密采集，及时发现突发事件，对超出报警阈值情况进行及时报警处理，降低了损失。同时，本发明对整个监控过程数据进行自动抽样、打包发送，在能监控到整个过程状态变化基础上，减低数据传输量，从而减小了无线监测设备功耗。
本发明通过对数据的动态采集实现了在不增加无线设备功耗下，依据数据异常程度，动态提高或降低数据采样频率，对被测设备异常数据的及时提取；通过对动态采集数据的异常的判断，及时发送报警信息，使得管理人员及早对设备进行维护；通过对动态数据的抽样、多数据打包单次传输，减少了无线发送数据量，降低了无线监测设备功耗；在不增加总传输数据量基础上，可以对整个被测设备的过程状态信息进行监测。当数据达到最高报警级别时，无线设备数据采样频率将提高到一定程度，所采集的数据足以进行二次分析。
本发明的无线数据动态采集和传输方法，当出现当前所采集数据达到采集值报警阈值，或者相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值达到变化率报警阈值的情况下，均会提高数据采集、保存和发送频率，并由于不同等级阈值的设定，数据采集、保存和发送频率能够随着当前所采集数据值的提高或者相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值的提高而提高，进而当出现采集数据异常时，本发明的方法能够快速跟踪异常数据的变化，起到了异常情况出现时的检测的作用。与现有技术相比，本发明的无线数据动态采集和传输方法，所采集的数据更有真实的参考价值，并且，本发明的方法能够在被测设备出现故障时即进行了实时数据的采集，进而给被测设备故障原因的判断提供了准确的实时数据。
本发明的方法，在数据采集时，相比现有的方法，在不增加功耗或者增加功耗很少的同时采集的有效数据量更多，相比现有检测设备和方法，在数据异常时，本发明才对数据进行大量采集，起到检测作用，在正常情况下，只是对少量数据的长时间采集，起到一个查看作用。而现有的检测设备、检测方法是被测设备发生故障时的短时间内的数据采集，不会有长期数据的查看，同时现有的监测设备、监测方法则是少量数据的查看，在数据异常时，发现不及时，而且，对高级别异常数据采样不足，不能进行二次数据分析，只能知道设备有问题，不能判断出设备是什么问题。可见，本发明的方法同时具有现有监测、检测方法和装置的双重效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种无线数据动态采集和传输方法，包括数据采集过程、数据保存过程和数据发送过程，其中：
所述数据采集过程中，根据采集数据的变化阈值，动态调整采集数据的时间间隔；
所述数据保存过程中，根据采集数据的变化阈值，动态调整保存数据的时间间隔和时机；
所述数据发送过程中，根据采集数据的采集值报警阈值和变化率报警阈值，动态调整发送数据的时机。
2.根据权利要求1所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，所述数据采集过程包括：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第一时间间隔采集数据；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，缩短所述第一时间间隔以采集数据。
3.根据权利要求2所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，所述数据保存过程包括：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第二时间间隔保存当前时刻的采集数据；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，保存所述相邻两次的采集数据中的后一次采集数据，之后，缩短所述第二时间间隔以保存数据，之后，当采集数据出现极值时，即刻保存所述极值。
4.根据权利要求1所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，所述数据发送过程包括：
当当前所采集数据即未达到所述采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值也未达到所述变化率报警阈值时，进行正常发送过程；
当当前所采集数据达到所述采集值报警阈值时，进行采集值预警发送过程；
当当前所采集数据未达到所述采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化率报警阈值时，进行变化速率预警发送过程。
5.根据权利要求2所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，所述数据采集过程中，在缩短所述第一时间间隔以采集数据之后：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值再次不大于所述预设阈值时，恢复所 述第一时间间隔，并以恢复后的第一时间间隔采集数据。
6.根据权利要求3所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，所述数据保存过程中，在缩短所述第二时间间隔以保存数据之后：
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值再次不大于所述预设阈值时，恢复所述第二时间间隔，并以恢复后的第二时间间隔保存当前时刻的采集数据。
7.根据权利要求4所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，所述正常发送过程包括：
当当前所采集数据即未达到采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值也未达到变化率报警阈值时，当所保存的并且未发送的采集数据达到预设数量时，将该些采集数据进行打包发送。
8.根据权利要求7所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，所述变化速率预警发送过程包括：
当当前所采集数据达到采集值报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送。
9.根据权利要求7所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，所述采集值预警发送过程包括：
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值达到变化率报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出变化率报警信息。
10.根据权利要求3所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于：
所述第二时间间隔至少是第一时间间隔的10倍。
11.根据权利要求2所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于：
所述变化阈值包括第一变化阈值ΔTa、第二变化阈值ΔTb、第三变化阈值ΔTc和第四变化阈值ΔTd，其中，ΔTa＜ΔTb＜ΔTc＜ΔTd；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第一时间间隔采集数据，包括：
当ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTa时，按照τA时间间隔采集数据，其中，ΔTi表示当前的相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值，Ti+1表示当前所采集数据，Ti表示前一次所采集数据，τA为第一时间间隔，i＝1,2,3,...,n，i表示采集数据的次数；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，缩短所述第一 时间间隔以采集数据，包括：
当ΔTa＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTb时，即刻按照τA/λ时间间隔采集数据；
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，即刻按照τA/η时间间隔采集数据；
当ΔTc＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTd时，即刻按照τA/θ时间间隔采集数据；
当ΔTd＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，即刻按照τA/μ时间间隔采集数据；之后，
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，即刻按照τA/η时间间隔采集数据；
其中，1＜λ＜η＜θ＜μ。
12.根据权利要求3所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于：
所述变化阈值包括第一变化阈值ΔTa、第二变化阈值ΔTb、第三变化阈值ΔTc和第四变化阈值ΔTd，其中，ΔTa＜ΔTb＜ΔTc＜ΔTd；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值不大于所述变化阈值时，以第二时间间隔保存当前时刻的采集数据，包括：
当ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTa时，按照QA时间间隔保存当前时刻的采集数据，其中，ΔTi表示当前的相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值，Ti+1表示当前时刻的采集数据，Ti表示前一次所采集数据，QA为第二时间间隔，i＝1,2,3,...,n，i表示采集数据的次数；
当相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值大于所述变化阈值时，保存所述相邻两次的采集数据中的后一次采集数据，之后，缩短所述第二时间间隔以保存数据，之后，当采集数据出现极值时，即刻保存所述极值，包括：
当ΔTa＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTb时，保存Ti+1，之后，按照QB时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
当ΔTb＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTc时，保存Ti+1，之后，按照QC时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
当ΔTc＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|≤ΔTd时，保存Ti+1，之后，按照QD时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
当ΔTd＜ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，保存Ti+1，之后，按照QE时间间隔保存数据，之后，当(Ti-Ti-1)×(Ti+1-Ti)＜0，将Ti作为采集数据的极值即刻保存；
其中，QA＞QB＞QC＞QD＞QE。
13.根据权利要求8所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，当当前所采集数据达到采集值报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，包括：
所述采集值报警阈值包括一级采集值报警阈值Ψ1和二级采集值报警阈值Ψ2；
当Ti≥Ψ1时，即刻保存Ti，并以Ti作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出一级报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，不再对采集数据进行打包发送；
当Ti≥Ψ2时，即刻保存Ti，并以Ti作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出二级报警信息，之后，每采集一次数据即刻发送，不再对采集数据进行打包发送；
其中，Ti表示当前所采集数据。
14.根据权利要求9所述的无线数据动态采集和传输方法，其特征在于，当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且相邻两次的采集数据之间的差值的绝对值达到变化率报警阈值时，即刻保存当前所采集数据，并以所述当前所采集数据作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出变化率报警信息，包括：
所述变化率报警阈值包括一级变化率报警阈值ΔTC和二级变化率报警阈值ΔTD；
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且ΔTC≤ΔTi＝|Ti+1-Ti|＜ΔTD时，即刻保存Ti+1，并以Ti+1作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出一级变化率报警信息；
当当前所采集数据未达到采集值报警阈值，并且ΔTD≤ΔTi＝|Ti+1-Ti|时，即刻保存Ti+1，并以Ti+1作为最后一个采集数据将所保存的并且未发送的采集数据进行打包发送，同时发出二级变化率报警信息。
15.根据权利要求1至14任一项所述的无线数据动态采集和传输方法，所述数据带有采集时的时间戳。
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