CN112788136A - 一种游艺设备数据采集终端 - Google Patents

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Abstract

一种游艺设备数据采集终端，包括硬件系统和软件系统；硬件系统包括主控制器、以太网接口、4G模块、USB Hub和电源模块，软件系统包括PLC、数据采集模块、以太网通信模块、4G通信模块和软件配置模块；主控制器从PLC读取数据并通过4G或以太网发送到服务器，4G模块通过串口与主控制器通信连接，USB Hub提供USB接口以用于连接监控摄像头；软件配置模块用于配置软件参数；数据采集模块通过MODBUS‑TCP协议与PLC进行通信。本发明不仅适配不同型号PLC，而且通过4G或以太网方式上传数据，联网方式多样，并且只针对游乐设备的关键数据进行采集，在传输速率有限的情况下保证较高的采集效率，还支持连接摄像头以进行视频监控，使用效果极佳。

Description

一种游艺设备数据采集终端
技术领域
本发明涉及游艺设备技术领域，尤其涉及一种游艺设备数据采集终端。
背景技术
现今进入大数据时代,产生数据的地方越来越多,企业也开始重视起来；针对游艺设备，厂家、景区等都希望能实时监控游艺设备运行时产生的数据，用于监控设备运行时的状况、减少事故的产生，并从数据中分析出存在的问题和隐患的问题，达到优化产品的目的；目前，游艺设备中的传感数据、电机电流、转速、控制等都由PLC协调完成，因此，我们可以从PLC中获取上述数据，常用的PLC厂家有三菱、西门子等，它们都有各自专用的协议，部分支持MODBUS协议，对于不支持的PLC可以通过增加转换模块提供支持；但现有游艺设备的联网方式单一，如只支持4G连接或只支持以太网连接，当出现信号不稳定的时候存在数据上传丢包的情况，且没有针对游艺设备做定制和优化，数据采集终端都是针对特定厂家特定型号的PLC进行定制，没有实现通用化，也没有录像功能，没有实现关键数据采集和可视化，使用效果不佳，有待进行改善。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种游艺设备数据采集终端，不仅适配不同型号PLC，实现了通用化，而且通过4G或以太网方式上传数据，联网方式多样，确保实际场景中只有以太网或4G信号时都能上传数据，并且只针对游乐设备的关键数据进行采集，在传输速率有限的情况下保证较高的采集效率，还支持连接摄像头以进行视频监控，解决了传统游乐设备的运行时数据无法监控的问题，使用效果极佳。
(二)技术方案
本发明提出了一种游艺设备数据采集终端，包括硬件系统和软件系统；
其中，硬件系统包括主控制器、以太网接口、4G模块、USB Hub和电源模块，软件系统包括PLC、数据采集模块、以太网通信模块、4G通信模块和软件配置模块；
主控制器从PLC读取数据并通过4G或以太网发送到服务器，4G模块通过串口与主控制器通信连接，USB Hub提供USB接口以用于连接监控摄像头，电源模块电性连接各用电部件以对各部件供电；
软件配置模块用于配置软件参数；数据采集模块通过MODBUS-TCP协议与PLC进行通信，根据配置的采集点采集PLC数据；以太网通信模块依据软件配置模块的参数从服务器获取需要采集的数据点，并将采集到的数据通过以太网发送给服务器；4G通信模块用于当以太网模块无法连接网络时进行数据的收发。
优选的，主控制器采用RK3128作为采集终端，RK3128搭载ARM Cortex-A7处理器，主频高达1.3GHz；集成GMAC以太网控制器，可扩展Realtek RTL8211E实现10/100/1000Mbps以太网。
优选的，以太网电路通过采用Realtek RTL8211E来连接以太网，支持10/100/1000Mbps以太网。
优选的，4G模块电路包括4G模块插座、SIM卡接口和4G模块电源。
优选的，USB Hub采用USB Hub芯片以连接摄像头。
优选的，电源模块采用MP2030A芯片，将直流12V转为直流5V；MP2030A提供高达3A的负载电流，压降为150mV，MP2030A具有过热过载、限流保护、快速的瞬态响应功能。
优选的，软件配置模块所配置软件参数包括PLC型号、终端设备编号、终端IP地址、服务器IP地址。
优选的，软件配置方法如下：
S1、开始；
S2、用户配置软件参数；
S3、启动以太网通信模块连接服务器；
S4、判断是否连接成功；当判断结果为“是”时，直接进行下一步，当判断结果为“否”时，启动4G通信模块连接服务器并进行下一步；
S5、启动数据采集任务；
S6、结束。
优选的，数据采集方法如下：
S1、开始；
S2、从服务器获取需要采集的采集点；
S3、初始化采集点队列；
S4、判断采集点的数量是否为“0”；若判断结果为“是”，则直接进行S10，若判断结果为“否”时，则进行下一步；
S5、获取采集点数据；
S6、缓存到采集点队列；
S7、判断是否有下一个采集点；若判断结果为“是”，则返回S5，若判断结果为“否”，则进行下一步；
S8、获取第一个采集点数据；
S9、判断第一个采集点是否有数据；若判断结果为“是”，则返回S5，若判断结果为“否”，则进行下一步；
S10、结束。
优选的，以太网通信或4G通信方法如下：
S1、开始；
S2、连接服务器；
S3、接收需要采集的采集点列表；
S4、发送采集点列表给数据采集模块；
S5、从采集点队列中获取一个采集点数据；
S6、将采集点数据发送至服务器，并反复进行S5和S6；
S7、结束。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
终端设备支持MODBUS-TCP协议，可连接支持MODBUS-TCP协议的PLC，适配不同型号PLC，实现了通用化；通过4G或以太网方式上传数据，联网方式多样，确保实际场景中只有以太网或4G信号时都能上传数据，有助于防止信号不稳定的时候存在数据上传丢包的情况发生，而且只针对游乐设备的关键数据进行采集，在传输速率有限的情况下保证较高的采集效率，还支持连接摄像头以进行视频监控，解决了传统游乐设备的运行时数据无法监控的问题。
附图说明
图1为本发明提出的一种游艺设备数据采集终端中硬件系统的系统框图。
图2为本发明提出的一种游艺设备数据采集终端中软件系统的系统框图。
图3为本发明提出的一种游艺设备数据采集终端中软件配置方法的流程图。
图4为本发明提出的一种游艺设备数据采集终端中数据采集方法的流程图。
图5为本发明提出的一种游艺设备数据采集终端中以太网通信或4G通信方法的流程图。
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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-5所示，本发明提出的一种游艺设备数据采集终端，本发明提出了一种游艺设备数据采集终端，包括硬件系统和软件系统；
其中，硬件系统包括主控制器、以太网接口、4G模块、USB Hub和电源模块，软件系统包括PLC、数据采集模块、以太网通信模块、4G通信模块和软件配置模块；
主控制器实现从PLC读取数据并通过4G或以太网发送到服务器，4G模块通过串口与主控制器通信连接，实现无线联网，USB Hub提供USB接口以用于连接监控摄像头，电源模块电性连接各用电部件以对各部件供电；
软件配置模块用于配置软件参数，软件配置模块所配置软件参数包括PLC型号、终端设备编号、终端IP地址、服务器IP地址；数据采集模块通过MODBUS-TCP协议与PLC进行通信，根据配置的采集点采集PLC数据；以太网通信模块依据软件配置模块的参数从服务器获取需要采集的数据点，并将采集到的数据通过以太网发送给服务器；4G通信模块用于当以太网模块无法连接网络时，启动4G通信模块来进行数据的收发。
在一个可选的实施例中，主控制器采用RK3128作为采集终端，RK3128搭载ARMCortex-A7处理器，主频高达1.3GHz；集成GMAC以太网控制器，可扩展Realtek RTL8211E实现10/100/1000Mbps以太网；以太网电路通过采用Realtek RTL8211E来连接以太网，支持10/100/1000Mbps以太网。
在一个可选的实施例中，4G模块电路包括4G模块插座、SIM卡接口和4G模块电源；USB Hub采用USB Hub芯片以连接摄像头；电源模块采用MP2030A芯片，将直流12V转为直流5V；MP2030A提供高达3A的负载电流，压降为150mV，MP2030A具有过热过载、限流保护、快速的瞬态响应功能。
在一个可选的实施例中，软件配置方法如下：
S1、开始；
S2、用户配置软件参数；
S3、启动以太网通信模块连接服务器；
S4、判断是否连接成功；当判断结果为“是”时，直接进行下一步，当判断结果为“否”时，启动4G通信模块连接服务器并进行下一步；
S5、启动数据采集任务；
S6、结束。
在一个可选的实施例中，数据采集方法如下：
S1、开始；
S2、从服务器获取需要采集的采集点；
S3、初始化采集点队列；
S4、判断采集点的数量是否为“0”；若判断结果为“是”，则直接进行S10，若判断结果为“否”时，则进行下一步；
S5、获取采集点数据；
S6、缓存到采集点队列；
S7、判断是否有下一个采集点；若判断结果为“是”，则返回S5，若判断结果为“否”，则进行下一步；
S8、获取第一个采集点数据；
S9、判断第一个采集点是否有数据；若判断结果为“是”，则返回S5，若判断结果为“否”，则进行下一步；
S10、结束。
在一个可选的实施例中，以太网通信或4G通信方法如下：
S1、开始；
S2、连接服务器；
S3、接收需要采集的采集点列表；
S4、发送采集点列表给数据采集模块；
S5、从采集点队列中获取一个采集点数据；
S6、将采集点数据发送至服务器，并反复进行S5和S6；
S7、结束。
本发明中，使用时，由于终端设备支持MODBUS-TCP协议，可连接支持MODBUS-TCP协议的PLC，适配不同型号PLC，实现了通用化，并且通过4G或以太网方式上传数据，联网方式多样，确保实际场景中只有以太网或4G信号时都能上传数据，当4G信号不好的时候可以改用以太网上传数据，有助于防止信号不稳定的时候存在数据上传丢包的情况发生，而且只针对游乐设备的关键数据进行采集，在传输速率有限的情况下保证较高的采集效率，还支持连接摄像头以进行视频监控，解决了传统游乐设备的运行时数据无法监控的问题。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种游艺设备数据采集终端，其特征在于，包括硬件系统和软件系统；
其中，硬件系统包括主控制器、以太网接口、4G模块、USB Hub和电源模块，软件系统包括PLC、数据采集模块、以太网通信模块、4G通信模块和软件配置模块；
主控制器从PLC读取数据并通过4G或以太网发送到服务器，4G模块通过串口与主控制器通信连接，USB Hub提供USB接口以用于连接监控摄像头，电源模块电性连接各用电部件以对各部件供电；
软件配置模块用于配置软件参数；数据采集模块通过MODBUS-TCP协议与PLC进行通信，根据配置的采集点采集PLC数据；以太网通信模块依据软件配置模块的参数从服务器获取需要采集的数据点，并将采集到的数据通过以太网发送给服务器；4G通信模块用于当以太网模块无法连接网络时进行数据的收发。
2.根据权利要求1所述的一种游艺设备数据采集终端，其特征在于，主控制器采用RK3128作为采集终端，RK3128搭载ARM Cortex-A7处理器，主频高达1.3GHz；集成GMAC以太网控制器，可扩展Realtek RTL8211E实现10/100/1000Mbps以太网。
3.根据权利要求1所述的一种游艺设备数据采集终端，其特征在于，以太网电路通过采用Realtek RTL8211E来连接以太网，支持10/100/1000Mbps以太网。
4.根据权利要求1所述的一种游艺设备数据采集终端，其特征在于，4G模块电路包括4G模块插座、SIM卡接口和4G模块电源。
5.根据权利要求1所述的一种游艺设备数据采集终端，其特征在于，USB Hub采用USBHub芯片以连接摄像头。
6.根据权利要求1所述的一种游艺设备数据采集终端，其特征在于，电源模块采用MP2030A芯片，将直流12V转为直流5V；MP2030A提供高达3A的负载电流，压降为150mV，MP2030A具有过热过载、限流保护、快速的瞬态响应功能。
7.根据权利要求1所述的一种游艺设备数据采集终端，其特征在于，软件配置模块所配置软件参数包括PLC型号、终端设备编号、终端IP地址、服务器IP地址。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种游艺设备数据采集终端，还提出了其软件配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、开始；
S2、用户配置软件参数；
S3、启动以太网通信模块连接服务器；
S4、判断是否连接成功；当判断结果为“是”时，直接进行下一步，当判断结果为“否”时，启动4G通信模块连接服务器并进行下一步；
S5、启动数据采集任务；
S6、结束。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种游艺设备数据采集终端，还提出了其数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、开始；
S2、从服务器获取需要采集的采集点；
S3、初始化采集点队列；
S4、判断采集点的数量是否为“0”；若判断结果为“是”，则直接进行S10，若判断结果为“否”时，则进行下一步；
S5、获取采集点数据；
S6、缓存到采集点队列；
S7、判断是否有下一个采集点；若判断结果为“是”，则返回S5，若判断结果为“否”，则进行下一步；
S8、获取第一个采集点数据；
S9、判断第一个采集点是否有数据；若判断结果为“是”，则返回S5，若判断结果为“否”，则进行下一步；
S10、结束。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的一种游艺设备数据采集终端，还提出了以太网通信或4G通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、开始；
S2、连接服务器；
S3、接收需要采集的采集点列表；
S4、发送采集点列表给数据采集模块；
S5、从采集点队列中获取一个采集点数据；
S6、将采集点数据发送至服务器，并反复进行S5和S6；
S7、结束。
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