CN112799336B - 基于边缘计算的模块化采集终端及通信识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于边缘计算的模块化采集终端及通信识别方法，包括：壳体，壳体内限定有容纳腔；主控单元，主控单元设于容纳腔内；一个本地采集接口，本地采集接口设于壳体的外部，本地采集接口与主控单元相连；多个识别接头，多个识别接头依次首尾相连，相邻的两个识别接头之间可拆卸地插接相连，第一个识别接头可拆卸地插接在本地采集接口上。本发明通过在壳体上设置一个本地采集接口，将所有的识别接头串联后接入本地采集接口上，使得所有接头均只对应一个接口，避免了多个接口和多个接头之间连接混乱，同时简化了采集终端的结构，优化了接线方式，实现了真正模块化，便于非专业人员进行现场安装。
Description
技术领域
本发明属于工业互联网技术领域，具体涉及一种基于边缘计算的模块化采集终端及通信识别方法。
背景技术
随着制造工业的迅速发展，为了实现无人化和远程控制，对设备的工作过程和产品的加工数据常常通过各种传感器进行监测，各个数据需要通过一个采集终端进行传输，由于不同传感器有各种I/O模块（包括数字输入输出、模拟输入输出）、各种协议标准的串口（UART、RS-232、RS-422、RS-485）等，导致采集终端上需要配置各种不同的接口，使得非专业人员接线十分困难，同时根据不同使用要求，导致采集终端所连的传感器数量差别较大，进而需要接入不同的功率的电源，这导致了采集终端需要配置很多个接口，造成了采集终端结构拥挤，也导致了工作人员在安装线路时容易出错。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出一种基于边缘计算的模块化采集终端及通信识别方法，该基于边缘计算的模块化采集终端及通信识别方法具有连接方便快捷，接线不会出错的优点。
根据本发明实施例的基于边缘计算的模块化采集终端，包括：壳体，所述壳体内限定有容纳腔；主控单元，所述主控单元设于所述容纳腔内；一个本地采集接口，所述本地采集接口设于所述壳体的外部，所述本地采集接口与所述主控单元相连；多个识别接头，所述多个识别接头依次首尾相连，相邻的两个识别接头之间可拆卸地插接相连，第一个所述识别接头可拆卸地插接在所述本地采集接口上。
根据本发明实施例的基于边缘计算的模块化采集终端，本发明通过在壳体上设置一个本地采集接口，将所有的识别接头串联后接入本地采集接口上，使得所有接头均只对应一个接口，避免了多个接口和多个接头之间连接混乱，同时简化了采集终端的结构，优化了接线方式，实现了真正模块化、轻量化和结构简单化，便于非专业人员进行现场安装。
根据本发明一个实施例，每个所述识别接头均与一个传感器相连。
根据本发明一个实施例，所述本地采集接口上具有正负电源端子、Modbus RTU端子和3-4位的序号识别端子。
根据本发明一个实施例，每个所述识别接头的内部均设有一个可识别模块，多个可识别模块通过序号识别端子依次串联后与所述主控单元相连。
根据本发明一个实施例，所述可识别模块为MCU模块，所述MCU模块的特定寄存器内存储有与该MCU模块相对应的传感器的基本信息，所述基本信息包括：类型信息、型号信息、序列号信息和地址信息，所述基本信息用于被主控单元只读或读写。
根据本发明一个实施例，模块化采集终端还包括：一个通讯模块接口，所述通讯模块接口设于所述壳体上，所述通讯模块接口与所述主控单元相连，所述通讯模块接口上可拆卸地设置有通讯模块，所述通讯模块为UFAN模块、4G/5G模块、WIFI模块中的一种或多种。
根据本发明一个实施例，模块化采集终端还包括：一个功能模块接口，所述功能模块接口设于所述壳体上，所述功能模块接口可拆卸地设置有功能模块，所述功能模块包括：RFID刷卡模块和输入端控制模块，所述RFID刷卡模块用于进行身份验证和权限识别，所述输入端控制模块用于输入控制信号。
根据本发明一个实施例，模块化采集终端还包括：一个电源模块接口，所述电源模块接口设于所述壳体上，所述电源模块接口上可拆卸地设置有电源模块，所述电源模块的电源功率与模块化采集终端上所有器件的功率总和相匹配。
根据本发明一个实施例，基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，包括以下步骤：步骤一：根据需要对模块化采集终端上的各个模块进行选择与配置；步骤二：模块化采集终端通过正负电源端子对插接在本地采集接口上的识别接头和传感器进行供电；步骤三：主控单元通过序号识别端子向第一个识别接头上的MCU模块发出第一个序号电平；步骤四：第一个识别接头上的MCU模块将接收到的第一个序号电平作为自身Modbus协议的主机号；步骤五：第一个识别接头上的MCU模块将接收到的第一个序号电平加1，变为第二个序号电平后，再发送给与之相邻的第二个识别接头；步骤六：第二个识别接头上的MCU模块重复第一个识别接头上的MCU模块的处理步骤；步骤七：依次类推，直至所有识别接头均获取到各自对应的主机号；步骤八：主控单元依次进行Modbus主机轮询，并读取对应主机号的MCU模块上特定寄存器内存储的基本信息，将基本信息与主机号相匹配后，再写入主控单元的存储器中，从而完成对所连接的识别接头的传感器的识别和验证；步骤九：主控单元通过Modbus RTU端子与识别接头上连接的传感器进行正常通信。
根据本发明一个实施例，所述步骤一具体为：将多个识别接头依次首尾相连后再插接至本地采集接口上；根据现场网络环境选择合适的通讯模块插接至通讯模块接口上；根据实际需要，选择功能模块并插接至功能模块接口上；计算模块化采集终端上所连电子器件的总功率，选择与总功率匹配的电源模块插接至电源模块接口上。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的基于边缘计算的模块化采集终端的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考附图具体描述根据本发明实施例的基于边缘计算的模块化采集终端及通信识别方法。
如图1所示，根据本发明实施例的基于边缘计算的模块化采集终端，包括：壳体，主控单元，一个本地采集接口和多个识别接头，壳体内限定有容纳腔；主控单元设于容纳腔内；本地采集接口设于壳体的外部，本地采集接口与主控单元相连；多个识别接头依次首尾相连，相邻的两个识别接头之间可拆卸地插接相连，第一个识别接头可拆卸地插接在本地采集接口上。
本发明通过在壳体上设置一个本地采集接口，将所有的识别接头串联后接入本地采集接口上，使得所有接头均只对应一个接口，避免了多个接口和多个接头之间连接混乱，同时简化了采集终端的结构，优化了接线方式，实现了真正模块化、轻量化和结构简单化，便于非专业人员进行现场安装。
进一步地，每个识别接头均与一个传感器相连，通过将识别接头与传感器一一对应设置，使得传感器信号传输稳定。
更进一步地，本地采集接口上具有正负电源端子、基于RS485电平标准的ModbusRTU端子和3-4位的序号识别端子，不同端子传输不同信息，确保了信号输送线路相互独立，没有干扰，正负电源端子用于给连接的传感器进行供电，Modbus RTU端子用于向主控单元传输传感器的监测信号，序号识别端子用于向主控单元传输传感器的基本信息。
优选地，每个识别接头的内部均设有一个可识别模块，多个可识别模块通过序号识别端子依次串联后与主控单元相连。
更为优选地，可识别模块为MCU模块，MCU模块的特定寄存器内存储有与该MCU模块相对应的传感器的基本信息，基本信息包括：类型信息、型号信息、序列号信息和地址信息，基本信息用于被主控单元只读或读写，传感器、MCU模块和基本信息相互对应。
根据本发明一个实施例，模块化采集终端还包括：一个通讯模块接口，通讯模块接口设于壳体上，通讯模块接口与主控单元相连，通讯模块接口上可拆卸地设置有通讯模块，通讯模块为UFAN模块、4G/5G模块、WIFI模块中的一种或多种，UFAN模块（Unified FieldArea Network）即统一现场区域网。根据需要可选择不同的通讯模块进行模块化安装，简化了通讯模块数量，降低了成本，避免在壳体内安装过多通讯模块造成拥挤，减小了采集终端的体积，同时避免了某些通讯模块使用不到造成的资源浪费。
根据本发明一个实施例，模块化采集终端还包括：一个功能模块接口，功能模块接口设于壳体上，功能模块接口可拆卸地设置有功能模块，功能模块包括：RFID刷卡模块和输入端控制模块，RFID刷卡模块用于进行身份验证和权限识别，输入端控制模块用于输入控制信号。具体的输入端控制模块可以是键鼠设备、笔记本设备、各种程序写入设备，只有通过RFID刷卡模块识别后，才能利用输入端控制模块修改主控单元内的程序，更加安全可靠。
根据本发明一个实施例，模块化采集终端还包括：一个电源模块接口，电源模块接口设于壳体上，电源模块接口上可拆卸地设置有电源模块，电源模块的电源功率与模块化采集终端上所有器件的功率总和相匹配。将电源模块可拆卸设置，并且根据实际需要选择不同功率的电源模块，避免了设置大功率电源造成的浪费，同时也避免了增加部件时造成电源功率不足的风险。
本发明还提供一种基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，包括以下步骤：步骤一：根据需要对模块化采集终端上的各个模块进行选择与配置，具体为：将多个识别接头依次首尾相连后再插接至本地采集接口上；根据现场网络环境选择合适的通讯模块插接至通讯模块接口上；根据实际需要，选择功能模块并插接至功能模块接口上；计算模块化采集终端上所连电子器件的总功率，选择与总功率匹配的电源模块插接至电源模块接口上；步骤二：模块化采集终端通过正负电源端子对插接在本地采集接口上的识别接头和传感器进行供电；步骤三：主控单元通过序号识别端子向第一个识别接头上的MCU模块发出序号电平001；步骤四：第一个识别接头上的MCU模块将接收到的序号电平001作为自身Modbus协议的主机号；步骤五：第一个识别接头上的MCU模块将接收到的序号电平001加1，变为010后，再发送给与之相邻的第二个识别接头；步骤六：第二个识别接头上的MCU模块重复第一个识别接头上的MCU模块的处理步骤；步骤七：依次类推，直至所有识别接头均获取到各自对应的主机号；步骤八：主控单元依次进行Modbus主机轮询，并读取对应主机号的MCU模块上特定寄存器内存储的基本信息，将基本信息与主机号相匹配后，再写入主控单元的存储器中，从而完成对所连接的识别接头的传感器的识别和验证；步骤九：主控单元通过ModbusRTU端子与识别接头上连接的传感器进行正常通信。
正常使用时，一个MCU模块与一个传感器相对应，当传感器损坏需要更换或连接其他类型的传感器时，断开旧传感器，主控单元识别出断开的旧传感器所对应的主机号，利用输入端控制模块将新传感器的基本信息输入给主控单元，主控单元根据旧传感器所对应的主机号将新传感器的基本信息写入对应主机号的MCU模块中，以替换旧传感器的基本信息。
本发明对连接在本地采集接口上的多个识别接头依次设定一个唯一的主机号，通过读取对应主机号的MCU模块上特定寄存器内存储的基本信息，实现了一个主机号与该主机号对应传感器信息的识别与验证，确保了一个本地采集接口与多个识别接头之间信号传输有条不紊，安装完成后，识别接头自动获取主机号，进而使得传感器与采集模块完成适配，无需进行调试。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体内限定有容纳腔；
主控单元，所述主控单元设于所述容纳腔内；
一个本地采集接口，所述本地采集接口设于所述壳体的外部，所述本地采集接口与所述主控单元相连；
多个识别接头，所述多个识别接头依次首尾相连，相邻的两个识别接头之间可拆卸地插接相连，第一个所述识别接头可拆卸地插接在所述本地采集接口上；
一个功能模块接口，所述功能模块接口设于所述壳体上，所述功能模块接口可拆卸地设置有功能模块，所述功能模块包括：RFID刷卡模块和输入端控制模块，所述RFID刷卡模块用于进行身份验证和权限识别，所述输入端控制模块用于输入控制信号；
步骤一：根据需要对模块化采集终端上的各个模块进行选择与配置；
步骤二：模块化采集终端通过正负电源端子对插接在本地采集接口上的识别接头和传感器进行供电；
步骤三：主控单元通过序号识别端子向第一个识别接头上的MCU模块发出第一个序号电平；
步骤四：第一个识别接头上的MCU模块将接收到的第一个序号电平作为自身Modbus协议的主机号；
步骤五：第一个识别接头上的MCU模块将接收到的第一个序号电平加1，变为第二个序号电平后，再发送给与之相邻的第二个识别接头；
步骤六：第二个识别接头上的MCU模块重复第一个识别接头上的MCU模块的处理步骤；
步骤七：依次类推，直至所有识别接头均获取到各自对应的主机号；
步骤八：主控单元依次进行Modbus主机轮询，并读取对应主机号的MCU模块上特定寄存器内存储的基本信息，将基本信息与主机号相匹配后，再写入主控单元的存储器中，从而完成对所连接的识别接头的传感器的识别和验证；
步骤九：主控单元通过Modbus RTU端子与识别接头上连接的传感器进行正常通信；
正常使用时，一个MCU模块与一个传感器相对应，当传感器损坏需要更换或连接其他类型的传感器时，断开旧传感器，主控单元识别出断开的旧传感器所对应的主机号，利用输入端控制模块将新传感器的基本信息输入给主控单元，主控单元根据旧传感器所对应的主机号将新传感器的基本信息写入对应主机号的MCU模块中，以替换旧传感器的基本信息。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，其特征在于，每个所述识别接头均与一个传感器相连。
3. 根据权利要求2所述的基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，其特征在于，所述本地采集接口上具有正负电源端子、Modbus RTU端子和3-4位的序号识别端子。
4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，其特征在于，每个所述识别接头的内部均设有一个可识别模块，多个可识别模块通过序号识别端子依次串联后与所述主控单元相连。
5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，其特征在于，所述可识别模块为MCU模块，所述MCU模块的特定寄存器内存储有与该MCU模块相对应的传感器的基本信息，所述基本信息包括：类型信息、型号信息、序列号信息和地址信息，所述基本信息用于被主控单元只读或读写。
6.根据权利要求5所述的基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，其特征在于，还包括：
一个通讯模块接口，所述通讯模块接口设于所述壳体上，所述通讯模块接口与所述主控单元相连，所述通讯模块接口上可拆卸地设置有通讯模块，所述通讯模块为4G/5G模块、WIFI模块中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，其特征在于，还包括：
一个电源模块接口，所述电源模块接口设于所述壳体上，所述电源模块接口上可拆卸地设置有电源模块，所述电源模块的电源功率与模块化采集终端上所有器件的功率总和相匹配。
8.根据权利要求1所述的基于边缘计算的模块化采集终端的通信识别方法，其特征在于，所述步骤一具体为：
将多个识别接头依次首尾相连后再插接至本地采集接口上；
根据现场网络环境选择合适的通讯模块插接至通讯模块接口上；
根据实际需要，选择功能模块并插接至功能模块接口上；
计算模块化采集终端上所连电子器件的总功率，选择与总功率匹配的电源模块插接至电源模块接口上。
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20211015 Address after: 401, block B, building 2, Xuzhou Software Park, No. 6, Software Park Road, Quanshan District, Xuzhou City, Jiangsu Province, 221000 Patentee after: Zhonggong Chuangzhi information technology (Jiangsu) Co.,Ltd. Address before: Room 705, block C, Tianrun science and technology building, Changzhou science and Education City, No. 18, middle Changwu Road, Changzhou City, Jiangsu Province, 213100 Patentee before: Jiangsu Hengweizhi Information Technology Co.,Ltd. Patentee before: Zhonggong Chuangzhi information technology (Jiangsu) Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: Modular Acquisition Terminal and Communication Identification Method Based on edge computing Effective date of registration: 20230406 Granted publication date: 20210622 Pledgee: Bank of Jiangsu Co.,Ltd. Xuzhou Branch Pledgor: Zhonggong Chuangzhi information technology (Jiangsu) Co.,Ltd. Registration number: Y2023980037431 |