CN112382072A - 一种基于5g模组的非标准化信号采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于5G模组的非标准化信号采集方法，包括如下：将工业现场的非标准信号传感器统一到一个硬件平台进行采集分析，并且通过5G模组上传到网络服务器的大数据平台；使用模块化的方式，将每个采集单元做成采集卡的模式，并且通过背板级联的方式，根据客户的需要扩展采集单元的接口数量。并基于此方法构建一个硬件平台，非标准化信号无需接入不同品牌厂家的采集器进行采集上传，使非标准化信号的采集更方便。可以灵活的配置测点功能，通过多卡级联的方式自定义端口测量数量，现场不用将每种传感器单独做一个系统软件了，只需要一种软件便可以实现通用的采集上传。实现了良好的可维护性，减少备件环节的维修与售后麻烦。
Description
技术领域
本发明涉及信号采集技术领域，特别涉及一种基于5G模组的非标准化信号采集方法。
背景技术
目前工业现场里有大量的非标准信号传感器，有采集脉冲信号的转速传感器，有单总线电平脉冲的DS18B20温度传感器，有采集电阻值的PT100/1000的温度传感器信号，有采集电压正负10V的电机电压电流信号，有正负5V的高速振动信号。这些信号都是传统PLC的4-20mA信号标准外的信号，需要额外购买采集器，这些传感器需要接入不同品牌厂家的采集器进行采集上传，并且使用各自的平台上传。从硬件和软件上考虑，硬件厂家繁多不好管理，软件平台开发需要再做个一个集成系统将各家的数据集成在一起，对现场采购和维护都带来了不方便。
发明内容
为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种基于5G模组的非标准化信号采集方法，并基于此方法构建一个硬件平台，非标准化信号无需接入不同品牌厂家的采集器进行采集上传，使非标准化信号的采集更方便。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种基于5G模组的非标准化信号采集方法，包括如下：
1)将工业现场的非标准信号传感器统一到一个硬件平台进行采集分析，并且通过5G模组上传到网络服务器的大数据平台；
2)使用模块化的方式，将每个采集单元做成采集卡的模式，并且通过背板级联的方式，根据客户的需要扩展采集单元的接口数量。
具体包括如下：
1)对采集振动信号与采集霍尔电流信号端口进行复用，并且通过电子开关切换，电子开关的切换通过外部界面控制；
2)对PT100/1000信号与4-20mA的信号端口进行复用，通过电子开工切换，电子开关的切换通过外部界面控制；
3)对端口的隔离输出和隔离输入的端口进行复用，通过电子开关切换，电子开关切换通过外部界面控制；
4)5G模组通过串口配置AT指令，使用socket通讯与服务器通讯，嵌入式处理器通过串口，将采集计算结果发送到5G模组，5G模组使用socket接口TCP/IP协议发送到大数据平台。
实现所述的一种基于5G模组的非标准化信号采集方法的硬件平台，包括三层结构，一层为采集卡，二层为基板卡，三层为用户设置卡；
1)采集卡：负责采集采集各类传感器信号，将计算结果计算与分析，将结果通过5G模组上传到大数据平台；
2)基板卡：负责将采集卡的所以外接测点接口统合，连接所有采集卡并供电；
3)用户设置卡：负责给用户单独设置每个采集卡的采集通道模式选择并且设置采集参数，与基板通过网线连接，平时工作状态可以不连接基板。
所述的采集卡包括多个，每个采集卡的结构相同，均包括嵌入式单片机和与其连接的多个电子开关以及5G模组，采集卡通过端口与基板卡的背板总线相连，通过基板卡接收采集到的传感器信号，传感器信号包括IEPE振动信号、霍尔电流信号、PT100/1000信号、4-20mA信号、隔离输出信号、隔离输入信号、转速脉冲信号和18B20单线iwire信号；嵌入式单片机通过5G模组将采集到的信号发送至大数据平台；
1)IEPE振动信号和霍尔电流信号通过电子开关进行复用，与嵌入式单片机相连；
2)PT100/1000信号与4-20mA信号通过电子开关进行复用，与嵌入式单片机相连；
3)隔离输出信号与隔离输入信号通过电子开关进行复用，与嵌入式单片机相连；
4)转速脉冲信号和18B20单线iwire信号直接与嵌入式单片机相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可以部署通用的采集器系统，可以灵活的配置测点功能，通过多卡级联的方式自定义端口测量数量，采用通用的板卡备件，在损坏时替换即可。现场不用将每种传感器单独做一个系统软件了，只需要一种软件便可以实现通用的采集上传。实现了良好的可维护性，减少备件环节的维修与售后麻烦。使用5G模组通讯，可以省去组网和布线的需求，大大降低施工的难度和费用，省去布设光纤的麻烦。
附图说明
图1是本发明的基于5G模组的非标准化信号采集方法的硬件平台系统结构示意图；
图2是本发明的采集卡结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种基于5G模组的非标准化信号采集方法，包括如下：
1)将工业现场的非标准信号传感器统一到一个硬件平台进行采集分析，并且通过5G模组上传到网络服务器的大数据平台；
2)使用模块化的方式，将每个采集单元做成采集卡的模式，并且通过背板级联的方式，根据客户的需要扩展采集单元的接口数量。
具体包括如下：
1)对采集振动信号与采集霍尔电流信号端口进行复用，并且通过电子开关切换，电子开关的切换通过外部界面控制；
2)对PT100/1000信号与4-20mA的信号端口进行复用，通过电子开工切换，电子开关的切换通过外部界面控制；
3)对端口的隔离输出和隔离输入的端口进行复用，通过电子开关切换，电子开关切换通过外部界面控制；
4)5G模组通过串口配置AT指令，使用socket通讯与服务器通讯，嵌入式处理器通过串口，将采集计算结果发送到5G模组，5G模组使用socket接口TCP/IP协议发送到大数据平台；
5)使用ARM M7核心嵌入处理器进行采集与计算分析，并且通过外置设置软件设置采集端口属性，灵活的安排采集端口功能；
6)使用两种板卡方案设计，多卡版与单卡版，更适应现场布设；
7)单卡版本独立形成一个采集器，适合在点位布置少，现场设备距离远的场景。
8)多卡版通过背板将外接端口级联，根据客户定制，配置不同数量的端口，适合现场测点密集的场景；
9)单卡与多卡版硬件电路完全相同，只有在板卡形状与外接接口上有不同，这样模块化的升级可以不对后期部署产生影响。
实现所述的一种基于5G模组的非标准化信号采集方法的硬件平台，如图1所示，包括三层结构，一层为采集卡，二层为基板卡，三层为用户设置卡；
1)采集卡：负责采集采集各类传感器信号，将计算结果计算与分析，将结果通过5G模组上传到大数据平台；
2)基板卡：负责将采集卡的所以外接测点接口统合，连接所有采集卡并供电；
3)用户设置卡：负责给用户单独设置每个采集卡的采集通道模式选择并且设置采集参数，与基板通过网线连接，平时工作状态可以不连接基板。
所述的采集卡包括多个板卡，每个采集卡的结构相同，均包括嵌入式单片机和与其连接的多个电子开关以及5G模组，采集卡通过端口与基板卡的背板总线相连，通过基板卡接收采集到的传感器信号，传感器信号包括IEPE振动信号、霍尔电流信号、PT100/1000信号、4-20mA信号、隔离输出信号、隔离输入信号、转速脉冲信号和18B20单线iwire信号；嵌入式单片机通过5G模组将采集到的信号发送至大数据平台；
1)IEPE振动信号和霍尔电流信号通过电子开关进行复用，与嵌入式单片机相连；
2)PT100/1000信号与4-20mA信号通过电子开关进行复用，与嵌入式单片机相连；
3)隔离输出信号与隔离输入信号通过电子开关进行复用，与嵌入式单片机相连；
4)转速脉冲信号和18B20单线iwire信号直接与嵌入式单片机相连。
所述的5G模组与大数据平台通讯过程(首次配置)包括如下：
1)嵌入式单片机对5G模组通过串口AT指令初始化配置
2)用户采集卡配置网络信息(服务器ip、端口)
3)嵌入式单片机对5G模组通过串口AT指令配置网络信息
4)嵌入式单片机对5G模组通过串口AT指令配置socket client
5)嵌入式单片机通过串口socket透传传输数据。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (5)
1.一种基于5G模组的非标准化信号采集方法，其特征在于，包括如下：
1)将工业现场的非标准信号传感器统一到一个硬件平台进行采集分析，并且通过5G模组上传到网络服务器的大数据平台；
2)使用模块化的方式，将每个采集单元做成采集卡的模式，并且通过背板级联的方式，根据客户的需要扩展采集单元的接口数量。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G模组的非标准化信号采集方法，其特征在于，还包括如下：
1)对采集振动信号与采集霍尔电流信号端口进行复用，并且通过电子开关切换，电子开关的切换通过外部界面控制；
2)对PT100/1000信号与4-20mA的信号端口进行复用，通过电子开工切换，电子开关的切换通过外部界面控制；
3)对端口的隔离输出和隔离输入的端口进行复用，通过电子开关切换，电子开关切换通过外部界面控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G模组的非标准化信号采集方法，其特征在于，还包括：5G模组通过串口配置AT指令，使用socket通讯与服务器通讯，嵌入式处理器通过串口，将采集计算结果发送到5G模组，5G模组使用socket接口TCP/IP协议发送到大数据平台。
4.用于实现权利要求1所述的一种基于5G模组的非标准化信号采集方法的硬件平台，其特征在于，包括三层结构，一层为采集卡，二层为基板卡，三层为用户设置卡；
1)采集卡：负责采集采集各类传感器信号，将计算结果计算与分析，将结果通过5G模组上传到大数据平台；
2)基板卡：负责将采集卡的所以外接测点接口统合，连接所有采集卡并供电；
3)用户设置卡：负责给用户单独设置每个采集卡的采集通道模式选择并且设置采集参数，与基板通过网线连接，平时工作状态可以不连接基板。
5.根据权利要求4所述的一种基于5G模组的非标准化信号采集方法的硬件平台，其特征在于，所述的采集卡包括多个，每个采集卡的结构相同，均包括嵌入式单片机和与其连接的多个电子开关以及5G模组，采集卡通过端口与基板卡的背板总线相连，通过基板卡接收采集到的传感器信号，传感器信号包括IEPE振动信号、霍尔电流信号、PT100/1000信号、4-20mA信号、隔离输出信号、隔离输入信号、转速脉冲信号和18B20单线iwire信号；嵌入式单片机通过5G模组将采集到的信号发送至大数据平台；
IEPE振动信号和霍尔电流信号通过电子开关进行复用，与嵌入式单片机相连；
PT100/1000信号与4-20mA信号通过电子开关进行复用，与嵌入式单片机相连；
隔离输出信号与隔离输入信号通过电子开关进行复用，与嵌入式单片机相连；
转速脉冲信号和18B20单线iwire信号直接与嵌入式单片机相连。
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