CN111314456A - 一种物联网数据采集系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种物联网数据采集系统及方法，包括，单片机，用以处理系统中的指令，管理系统内其他的模块的工作状态；传感器模块，用以采集系统内对应装置或环境的数据参数，至少包括温湿度传感器；线缆扩展装置，用以系统内所需扩展的设备提供有效接口；驱动模块，用以系统内设备的驱动管理；声光报警模块，用以在收到报警命令后提供多种报警信号，至少包括蜂鸣器和LED闪烁灯；LORA，用以单片机与云服务器之间的网络连接；云服务器，用以存储系统内的数据参数以及数据信息。本发明可实现便于工作人员知悉信息中心机房电气设备内的温湿度，在电气设备故障时警示工作人员，便于工作人员及时观察检修，极大的增加了工作效率。

Description

一种物联网数据采集系统及方法
技术领域
本发明涉及物联网领域，特别是涉及一种物联网数据采集系统及方法。
背景技术
物联网(TheInternetofThings，简称IOT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理，物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络；
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”，这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，物联网的信息采集终端，要承担对设备运行状态的参数采集，比如温度、湿度、用电量、煤气量等，需要用到各种各样的传感器，在物联网技术领域，传感器依托网络和通信技术实现感知信息的传递和协同，传感器的网络技术分为两类：近距离通信以及光与网络通信技术等；
参数采集为仪表的数据采集前端，负责对外界各各模块采用数字化接口与控制器I/O端口连接，将参数测量转换结果传送到控制器；该部分包括温、湿度采集模块，光照度采集模块及大气压强采集模块。由于各模块都采用了数字接口，其电路连接简单，传感器的互换性好。环境、气象等监测系统中，有时需要使用仪表在对区域环境等参数进行监测；
现有技术中的信息中心机房电气设备数据采集装置功能单一，仅仅只具有信息采集的功能，并不具有信息采集与远程控制的功能，为信息中心机房管理带来极大的不便。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种物联网数据采集系统及方法，解决现有技术中的信息中心机房电气设备数据采集装置功能单一，仅仅只具有信息采集的功能，并不具有信息采集与远程控制的功能，为信息中心机房管理带来极大的不便的技术问题。
本发明的一方面，提供一种物联网数据采集系统，包括：
单片机，用以处理系统中的指令，管理系统内其他的模块的工作状态；
传感器模块，用以采集系统内对应装置或环境的数据参数；
线缆扩展装置，用以系统内所需扩展的设备提供有效接口；
驱动模块，用以系统内设备的驱动管理；
声光报警模块，用以在收到报警命令后提供多种报警信号；
LORA，用以单片机与云服务器之间的网络连接；
云服务器，用以存储系统内的数据参数以及数据信息；
其中，所述单片机的电性输出端通过线缆扩展装置与传感器模块的电性输入端电性连接，所述单片机的电性输出端通过导线分别与驱动模块和声光报警模块的电性输入端电性连接，所述单片机通过LORA与云服务器双向连接。
进一步，智能网关，用以单片机与外网的网络通信；
低频通信模块，用以单片机与智能网关的数据通信；
数据存储模块，用以存储输入到云服务器的数据信息；
电源模块，用以单片机的电力输入；
其中，所述电源模块的电性输出端通过导线与单片机的电性输入端电性连接，所述单片机通过低频通信模块与智能网关双向连接，所述数据存储模块与所述云服务器双向连接。
进一步，所述单片机的信号输出端通过485模块与驱动模块和声光报警模块信号连接，所述485模块包括至少两路485通讯电路和至少两个DB9针接口，所述DB9针接口与被监控设备相连。
进一步，所述驱动模块包括继电器模块和三极管，所述继电器模块包括至少四个继电器，所述三极管包括至少四个S9013三极管，所述三极管的发射极与继电器连接。
进一步，所述LORA为GSM/GPRS网络，所述单片机通过LORA的GSM/GPRS网络与云服务器双向连接。
进一步，所述声光报警模块至少包括蜂鸣器和LED闪烁灯。
相应的，本发明的又一方面还提供一种物联网数据采集方法，依靠如上所述的系统进行实现，包括以下步骤；
步骤S1，传感器模块检测电气设备内的环境参数；
步骤S2,智能网关产生一个HTTP协议请求包，通过低频通信模块输送至单片机；
步骤S3，单片机将HTTP协议请求包通过LORA传输至云服务器，云服务器通过数据存储模块进行保存，并建立通信通道；
步骤S4，将检测到的环境参数传输至单片机内进行处理，处理后的参数传输至云服务器，云服务器将参数传输至数据存储模块保存；
步骤S5，单片机通过监测到的环境参数判断电气设备的工作状态，并采取相应的处理策略。
进一步，在步骤S3中，所述建立通信通道具体为云服务器验证通过后与单片机通过LORA提供的GSM/GPRS网络建立通信通道。
进一步，在步骤S5中，所述单片机通过监测到的环境参数判断电气设备的工作状态具体为，单片机通过监测到的环境参数与预设值比较判断，当监测到的环境参数与预设值有很大的偏差时，单片机给驱动模块发出控制信号，驱动模块启动或关闭电气设备。
进一步，所述传感器模块采用温湿度传感器。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的这种物联网数据采集系统及方法，可以保证数据的实时监控，能够在机房数据发生变化是及时知悉，通过485模块与LORA的设置，可以保证数据的稳定传输，再通过单片机、驱动模块、声光报警模块和云服务器的设置，可以使本发明具有机房信息采集、机房设备远程控制以及机房信息远程查看的效果，可以有效的避免现有技术中的信息中心机房电气设备数据采集装置功能单一，仅仅只具有信息采集的功能，并不具有信息采集与远程控制的功能，为信息中心机房管理带来极大不便的情况出现；
可以将继电器的输出端与信息中心机房的电气设备相连接，且可根据实际情况设置继电器与S9013三极管的数量，通过采用温湿度传感器的方式，可以便于工作人员知悉信息中心机房电气设备内的温湿度，便于工作人员进行操作，LORA通过采用GSM/GPRS网络的设置，可以保证数据的稳定传输，避免在传输过程中出现误差，误导工作人员的情况出现，通过485模块与驱动模块和声光报警模块信号连接的设置，可以实时对驱动模块和声光报警模块的工作情况进行检测，避免在工作时出现故障，通过两路485通讯电路和两个DB9针接口的设置，可以对驱动模块和声光报警模块进行分别检测，避免在检测时出现误差，通过蜂鸣器和LED闪烁灯的设置，可以在电气设备故障时警示工作人员，便于工作人员及时观察检修，极大的增加了工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明提供的物联网数据采集系统的结构图。
图2为本发明提供的物联网数据采集系统的一个实施例的驱动模块的示意图。
图3为本发明提供的物联网数据采集系统的一个实施例的声光报警模块示意图。
图4为本发明提供的物联网数据采集方法的主流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明提供的一种物联网数据采集系统的一个实施例的示意图。在该实施例中，如图1至图3所示，一种物联网数据采集系统，包括：
单片机，用以处理系统中的指令，管理系统内其他的模块的工作状态；
传感器模块，用以采集系统内对应装置或环境的数据参数，至少包括温湿度传感器；
线缆扩展装置，用以系统内所需扩展的设备提供有效接口；
驱动模块，用以系统内设备的驱动管理；
声光报警模块，用以在收到报警命令后提供多种报警信号，至少包括蜂鸣器和LED闪烁灯；
LORA，用以单片机与云服务器之间的网络连接；
云服务器，用以存储系统内的数据参数以及数据信息；
具体一个实施例中，所述单片机的电性输出端通过线缆扩展装置与传感器模块的电性输入端电性连接，所述单片机的电性输出端通过导线分别与驱动模块和声光报警模块的电性输入端电性连接，所述单片机通过LORA与云服务器双向连接；所述单片机的信号输出端通过485模块与驱动模块和声光报警模块信号连接，所述485模块包括至少两路485通讯电路和至少两个DB9针接口，所述DB9针接口与被监控设备相连；所述驱动模块包括继电器模块和三极管，所述继电器模块包括至少四个继电器，所述三极管包括至少四个S9013三极管，所述三极管的发射极与继电器连接；所述LORA为GSM/GPRS网络，所述单片机通过LORA的GSM/GPRS网络与云服务器双向连接。
具体的，该系统还包括，智能网关，用以单片机与外网的网络通信；
低频通信模块，用以单片机与智能网关的数据通信；
数据存储模块，用以存储输入到云服务器的数据信息；
电源模块，用以单片机的电力输入；
其中，所述电源模块的电性输出端通过导线与单片机的电性输入端电性连接，所述单片机通过低频通信模块与智能网关双向连接，所述数据存储模块与所述云服务器双向连接。
相应地，如图4所示，本发明的又一方面还提供一种物联网数据采集方法，依靠如上所述的系统进行实现，该方法包括以下步骤：
步骤S1，传感器模块检测电气设备内的环境参数；
步骤S2,智能网关产生一个HTTP协议请求包，通过低频通信模块输送至单片机；
步骤S3，单片机将HTTP协议请求包通过LORA传输至云服务器，云服务器通过数据存储模块进行保存，并建立通信通道；
具体一个实施例中，所述建立通信通道具体为云服务器验证通过后与单片机通过LORA提供的GSM/GPRS网络建立通信通道。
步骤S4，将检测到的环境参数传输至单片机内进行处理，处理后的参数传输至云服务器，云服务器将参数传输至数据存储模块保存；
步骤S5，单片机通过监测到的环境参数判断电气设备的工作状态，并采取相应的处理策略；
具体一个实施例中，所述单片机通过监测到的环境参数判断电气设备的工作状态具体为，单片机通过监测到的环境参数与预设值比较判断，当监测到的环境参数与预设值有很大的偏差时，单片机给驱动模块发出控制信号，驱动模块启动或关闭电气设备。
具体的，所述判断电气设备的工作状态根据以下公式进行计算：
操作执行的判断公式如下，
εd＝uneq(T′d，T′wd，Td)
其中，εd为电气设备的误差，T′d为功能设定参数，T′wd为本体执行参数，Td为操作上传值；
传感功能的判断公式如下：
εw＝uneq(T′d，T′wd，Td)
其中，εw为电气感知的误差，T′d为功能设定参数，T′wd为本体执行参数，Td为操作上传值。
具体的，所述判断电气设备的工作状态过程具体为，当功能设定、本体执行、操作上传值三者相等，即εd＝0时，判定电气设备执行合格；分别对电压、电流、频率、相角的误差进行计算，当误差εw大于限值εd＝0时，即可判断该电气设备运行合格。
本发明提供的物联网数据采集系统及数据采集方法的工作原理如下：
通过传感器模块检测信息中心机房电气设备内的环境参数，再通过智能网关生产一个HTTP协议请求包，通过低频通信模块输送至单片机，单片机将HTTP协议请求包通过LORA传输至云服务器，云服务器通过数据存储模块进行保存，云服务器验证通过后与单片机通过LORA提供的GSM/GPRS网络建立通信通道，再将检测到的环境参数传输至单片机内进行处理，处理后的参数通过LORA的GSM/GPRS网络传输至云服务器，云服务器将参数传输至数据存储模块保存，以便于用户通过移动终端设备连接云服务器，对参数数据进行查看，最后，通过单片机通过监测到的环境参数与预设值有很大的偏差时，单片机给驱动模块发出控制信号，驱动模块启动或关闭信息中心机房内的，从而可以有效的避免现有技术中的信息中心机房电气设备数据采集装置功能单一，仅仅只具有信息采集的功能，并不具有信息采集与远程控制的功能，为信息中心机房管理带来极大不便的情况出现
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的这种物联网数据采集系统及方法，可以保证数据的实时监控，能够在机房数据发生变化是及时知悉，通过485模块与LORA的设置，可以保证数据的稳定传输，再通过单片机、驱动模块、声光报警模块和云服务器的设置，可以使本发明具有机房信息采集、机房设备远程控制以及机房信息远程查看的效果，可以有效的避免现有技术中的信息中心机房电气设备数据采集装置功能单一，仅仅只具有信息采集的功能，并不具有信息采集与远程控制的功能，为信息中心机房管理带来极大不便的情况出现；
可以将继电器的输出端与信息中心机房的电气设备相连接，且可根据实际情况设置继电器与S9013三极管的数量，通过采用温湿度传感器的方式，可以便于工作人员知悉信息中心机房电气设备内的温湿度，便于工作人员进行操作，LORA通过采用GSM/GPRS网络的设置，可以保证数据的稳定传输，避免在传输过程中出现误差，误导工作人员的情况出现，通过485模块与驱动模块和声光报警模块信号连接的设置，可以实时对驱动模块和声光报警模块的工作情况进行检测，避免在工作时出现故障，通过两路485通讯电路和两个DB9针接口的设置，可以对驱动模块和声光报警模块进行分别检测，避免在检测时出现误差，通过蜂鸣器和LED闪烁灯的设置，可以在电气设备故障时警示工作人员，便于工作人员及时观察检修，极大的增加了工作效率。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种物联网数据采集系统，其特征在于，包括：
单片机，用以处理系统中的指令，管理系统内其他的模块的工作状态；
传感器模块，用以采集系统内对应装置或环境的数据参数，至少包括温湿度传感器；
线缆扩展装置，用以系统内所需扩展的设备提供有效接口；
驱动模块，用以系统内设备的驱动管理；
声光报警模块，用以在收到报警命令后提供多种报警信号，至少包括蜂鸣器和LED闪烁灯；
LORA，用以单片机与云服务器之间的网络连接；
云服务器，用以存储系统内的数据参数以及数据信息；
其中，所述单片机的电性输出端通过线缆扩展装置与传感器模块的电性输入端电性连接，所述单片机的电性输出端通过导线分别与驱动模块和声光报警模块的电性输入端电性连接，所述单片机通过LORA与云服务器双向连接。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
智能网关，用以单片机与外网的网络通信；
低频通信模块，用以单片机与智能网关的数据通信；
数据存储模块，用以存储输入到云服务器的数据信息；
电源模块，用以单片机的电力输入；
其中，所述电源模块的电性输出端通过导线与单片机的电性输入端电性连接，所述单片机通过低频通信模块与智能网关双向连接，所述数据存储模块与所述云服务器双向连接。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单片机的信号输出端通过485模块与驱动模块和声光报警模块信号连接，所述485模块包括至少两路485通讯电路和至少两个DB9针接口，所述DB9针接口与被监控设备相连。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动模块包括继电器模块和三极管，所述继电器模块包括至少四个继电器，所述三极管包括至少四个S9013三极管，所述三极管的发射极与继电器连接。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LORA为GSM/GPRS网络，所述单片机通过LORA的GSM/GPRS网络与云服务器双向连接。
6.一种边缘极端的AI监控方法，基于如权利要求1-5所述的系统进行实现，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，传感器模块检测电气设备内的环境参数；
步骤S2，智能网关产生一个HTTP协议请求包，通过低频通信模块输送至单片机；
步骤S3，单片机将HTTP协议请求包通过LORA传输至云服务器，云服务器通过数据存储模块进行保存，并建立通信通道；
步骤S4，将检测到的环境参数传输至单片机内进行处理，处理后的参数传输至云服务器，云服务器将参数传输至数据存储模块保存；
步骤S5，单片机通过监测到的环境参数判断电气设备的工作状态，并采取相应的处理策略。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述建立通信通道具体为云服务器验证通过后与单片机通过LORA提供的GSM/GPRS网络建立通信通道。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤S5中，所述单片机通过监测到的环境参数判断电气设备的工作状态具体为，单片机通过监测到的环境参数与预设值比较判断，当监测到的环境参数与预设值有很大的偏差时，单片机给驱动模块发出控制信号，驱动模块启动或关闭电气设备。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述判断电气设备的工作状态根据以下公式进行计算：
操作执行的判断公式如下，
εd＝uneq(T′d，T′Wd，Td)
其中，εd为电气设备的误差，T′d为功能设定参数，T′Wd为本体执行参数，Td为操作上传值；
传感功能的判断公式如下：
εW＝uneq(T′d，T′wd，Td)
其中，εW为电气感知的误差，T′d为功能设定参数，T′Wd为本体执行参数，Td为操作上传值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述判断电气设备的工作状态过程具体为，当功能设定、本体执行、操作上传值三者相等，即εd＝0时，判定电气设备执行合格；分别对电压、电流、频率、相角的误差进行计算，当误差εW大于限值εd＝0时，即可判断该电气设备运行合格。
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