CN112904799A - 数据采集设备、系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种数据采集设备、系统及其方法。数据采集设备包括数据采集单元、预处理单元及频率调整单元。数据采集单元接收多个传感组件的多个传感数据，且根据多个传感数据的多个采样频率，分别将多个传感数据转换为多个数字传感数据，其中每一个数字传感数据分别对应至数据阈值。预处理单元将至少一数字传感数据与对应的数据阈值进行比对，以决定是否传送频率调整信息至频率调整单元。频率调整单元将根据频率调整信息调整至少一传感数据的采样频率，以借此动态地校准各个传感组件的采样频率。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据采集，尤其涉及一种可动态调整采样频率的数据采集设备、系统及其方法。
背景技术
一般而言，不同的传感器所使用的通信接口不尽相同，使得每一个传感器所使用的运作频率也不完全相同。再者，即使是同一个通信接口也可能是在不同的运作频率下运作，例如标准的I2C(Inter-Integrated Circuit)可以支持100kHz、400kHz、1MHz、3.4MHz及5MHz的运作频率。因此，对数据采集设备而言，若同一个数据采集设备装设不同接口的传感器或者传感器是操作在不同的运作频率，将导致接收的数据频率不一致，使得各个关联数据时间点无法同步对齐，这将严重的影响到后续数据分析的可靠度。然而，即使多个传感器的采样频率相同，也可能会因为不同的数据类型而出现数据冗长的现象，导致数据量过多。此外，数据采集设备的实际采样频率乃是取决于固件程序在硬件上的运作速度，所以实际采样频率将稍低于理想采样频率。因此，对于装设不同接口的传感器的数据采集设备或者传感器是操作在不同运作频率的数据采集设备而言，如何提供一种可以动态调整各个传感器的采样频率，以准确记录数据特征的完整性，同时达到降低数据量、保留关键数据特征并提高后续数据分析的可靠度，以及实时校准采样频率，将是本案所要着重的问题与解决的重点。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种数据采集设备，包括：数据采集单元、预处理单元、频率调整单元以及通信接口单元。数据采集单元用以接收多个传感组件的多个传感数据，其中每一个传感数据分别对应到采样频率，数据采集单元根据多个采样频率分别将多个传感数据转换为多个数字传感数据，其中每一个数字传感数据分别对应至数据阈值。预处理单元耦接于数据采集单元且接收数字传感数据，其中预处理单元包括阈值判断电路，阈值判断电路将至少一数字传感数据与对应的数据阈值进行比对以决定是否传送频率调整信息。频率调整单元耦接于数据采集单元与预处理单元之间，且根据频率调整信息调整至少一传感数据的采样频率。
本发明实施例提供一种数据采集系统，包括：传感装置、数据采集设备以及主机。传感装置具有多个传感组件，传感组件分别传感出多个传感数据。数据采集设备耦接于传感装置，数据采集设备包括数据采集单元、预处理单元、频率调整单元以及通信接口单元。数据采集单元用以接收传感数据，其中每一个传感数据分别对应到采样频率，数据采集单元根据采样频率，分别将传感数据转换为多个数字传感数据，其中每一个数字传感数据分别对应至数据阈值。预处理单元耦接于数据采集单元且接收数字传感数据，其中预处理单元包括阈值判断电路，阈值判断电路将至少一数字传感数据与对应的数据阈值进行比对以决定是否传送频率调整信息。频率调整单元耦接于数据采集单元与预处理单元之间，且根据频率调整信息调整至少一传感数据的采样频率。通信接口单元耦接于预处理单元。主机耦接于数据采集设备，主机包括数据存储单元，用以通过通信接口单元接收且存储数字传感数据。
本发明实施例提供一种数据采集方法，适用于数据采集设备，其中数据采集设备包括数据采集单元、预处理单元及频率调整单元，且数据采集方法包括：(A)于数据采集单元接收多个传感组件的多个传感数据，其中每一个传感数据分别对应到采样频率；(B)于数据采集单元根据这些传感数据的采样频率，分别将传感数据转换为多个数字传感数据，其中每一个数字传感数据分别对应至数据阈值；(C)于预处理单元将至少一数字传感数据与对应的数据阈值进行比对，以决定是否传送频率调整信息至频率调整单元，若是，于频率调整单元根据频率调整信息调整至少一传感数据的采样频率。
本发明实施例所提供的数据采集设备、系统及其方法，可以动态地调整各个传感器的采样频率与实时设定或调整各种运算参数的设定值，以准确记录数据特征的完整性，同时达到降低数据量、保留关键数据特征并提高后续数据分析的可靠度，以及达到实时校准采样频率等功效。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明实施例所绘示的数据采集系统的架构示意图。
图2是依照本发明实施例所绘示的参数设定单元的架构示意图。
图3A是依照本发明数据采集方法的第一种实作方式的实施例流程图。
图3B是依照本发明数据采集方法的第一种实作方式的另一实施例流程图。
图4是依照本发明数据采集方法的第二种实作方式的实施例流程图。
图5是依照本发明数据采集方法的第三种实作方式的实施例流程图。
图6是依照本发明数据采集方法的第四种实作方式的实施例流程图。
图7是依照本发明数据采集方法的第五种实作方式的实施例流程图。
具体实施方式
本发明实施例所提供的数据采集设备、系统及其方法可应用于工厂冲压或计算机数值控制(Computer Numerical Control,CNC)加工机台等安装传感组件的设备。
本发明实施例可以根据不同的需求而有不同的数据采集设备、系统及其方法，初步可以分为五种实作方式。第一种实作方式是关于采样频率的调整。更进一步来说，数据采集设备对特定传感组件(例如是运作频率较高的传感器或是温度传感器)进行采样频率的调整，使这些特定传感组件的采样频率与其它传感组件(例如运作频率较低的传感器或是压力传感器)的采样频率达到一致性，从而达到频率同步对齐的目的。此外，数据采集设备可以在异常即将发生时(例如机台的温度异常上升时)，根据传感数据来动态调整特定传感组件的采样频率，以确保后续数据分析的可靠度或减少数据的记录量。
第二种实作方式是关于采样频率的校准。数据采集设备的预处理单元根据数字传感数据来计算传感数据的实际采样频率。更进一步来说，首先将传感数据的采样频率与实际采样频率进行差值比对，接着根据比对的结果进行采样频率的校准程序。借此，改善因固件程序在硬件上的运作速度所造成的实际采样频率低于所设定的采样频率(即理想采样频率)的现象。
第三种实作方式是关于算术运算。更进一步来说，数据采集设备对采集后的传感数据(数字传感数据)进行逻辑运算(即数据预处理)，例如是各种单元的换算，以产生算术传感数据，并通过通信接口将此算术传感数据传送至主机。此外，此逻辑运算的算法可以通过主机来重新设定或调整。
第四种实作方式是关于动态调整采样频率。更进一步来说，当数字传感数据与对应的数据阈值之间的误差值大于误差阈值时，数据采集设备的预处理单元将调整对应数字传感数据的采样频率直到误差值小于误差阈值。借此，改善传统数据采集设备无法动态调整采样频率的缺失。
第五种实作方式是关于参数的设定。更进一步来说，数据采集设备的各样参数可以通过主机重新设定或调整。借此，提升参数设定的便利性与时效性。
首先请参阅图1，图1是依照本发明实施例所绘示的数据采集系统的架构示意图。数据采集系统1包括一传感装置20、一数据采集设备10及一主机30。传感装置20具有多个传感组件20-1至20-N，传感组件20-1至20-N将传感到的物理信号转换为电气信号以分别传感出多个传感数据。值得注意的是，传感组件20-1至20-N可以是模拟型式或数字型式的传感组件。一般来说，模拟型式的传感组件主要是提供模拟(连续性)的传感数据，而数字型式的传感组件主要是根据不同的传输速度来提供数字的传感数据。例如：传感组件20-1可以是温度传感器，用以传感出温度的数据。传感组件20-2可以是压力传感器，用以传感出压力的数据。传感组件20-3(图未绘)可以是振动加速计(Accelerometer)，用以传感出振动的数据。传感组件20-4(图未绘)可以是模拟型式的传感组件。
数据采集设备10耦接于传感装置20，用以将接收到的传感数据进行数据采集、预处理以及频率调整等处理。数据采集设备10包括数据采集单元110、预处理单元120、频率调整单元130及通信接口单元140。数据采集单元110用以接收传感组件20-1至20-N的传感数据(图未绘)，其中传感组件20-1至20-N的传感数据分别对应到一采样频率，亦即每一个传感数据有自己对应的采样频率，且数据采集单元110将依照各自的采样频率来接收传感组件20-1至20-N传感出的传感数据。此外，数据采集单元110根据每一个传感数据对应的采样频率，分别将这些传感数据转换为对应的数字传感数据(图未绘)，也就是将收到的模拟传感数据或数字传感数据转换为可解读的数字数据。
预处理单元120耦接于数据采集单元110且接收这些数字传感数据。预处理单元120包括阈值判断电路1202，其中每一个数字传感数据对应至一数据阈值。阈值判断电路1202分别将每一个数字传感数据与对应的数据阈值进行比对，以决定是否传送多个频率调整信息至频率调整单元130。在其他实施例中，阈值判断电路1202也可以将多个采样频率与一频率目标值进行比对，以决定是否传送频率调整信息至频率调整单元130，以借此将多个采样频率调整至频率目标值。有关阈值判断电路1202如何决定传送频率调整信息至频率调整单元130的实施方式，将于后面第一种实作方式中说明，故在此不论述。值得注意的是，数据阈值可以直接由主机30进行设定，以取代传统通过数据采集设备10重新烧入固件的设定方式。借此，提升参数设定的便利性与时效性。
此外，当阈值判断电路1202判断出至少一笔数字传感数据与对应的数据阈值之间的误差值大于误差阈值时，频率调整单元130将调整对应的数字传感数据的采样频率，直到误差值小于误差阈值。更进一步来说，频率调整单元130是使用一预定算法(例如是比例-积分-微分(PID)算法)来调整采样频率直到误差值小于误差阈值。有关频率调整单元130如何调整对应的数字传感数据的采样频率，直到误差值小于误差阈值的实施方式，将于后面第四种实作方式中说明，故在此不论述。
另外，预处理单元120还包括一算术逻辑电路1201，算术逻辑电路1201耦接阈值判断电路1202，用以对多个数字传感数据进行逻辑运算，例如是四则运算(Elementaryarithmetic)、布尔运算、函数运算，以产生多个算术传感数据，并通过通信接口单元140传送多个算术传感数据至主机30。有关算术逻辑电路1201如何产生算术传感数据的实施方式，将于后面第三种实作方式中说明，故在此不论述。
频率调整单元130耦接于数据采集单元110与预处理单元120之间，其用以根据频率调整信息调整至少一个传感数据的采样频率。通信接口单元140耦接于预处理单元120，用以传送多个数字传感数据至主机30以及接收主机30所传送的一个或多个参数控制信息。这里所提到的通信接口单元140，可以是无线数据传输的技术，例如Wi-Fi、蓝牙(Bluetooth)、ZigBee，或者是有线数据传输的技术，例如UART、TCP/IP，本发明对此不作限制。
主机30耦接于数据采集设备10，主机30包括数据存储单元301，用以接收并存储多个数字传感数据。这里所提到的主机30可以是内含操作系统的网络服务器，且主机30可以通过远程控制来控制数据采集设备10。此外，主机30还包括参数设定单元302。请同时参阅图2，图2是依照本发明实施例所绘示的参数设定单元的架构示意图。参数设定单元302包括频率参数设定电路3021、阈值设定电路3022以及运算参数设定电路3023。频率参数设定电路3021用以设定每个传感数据的采样频率。阈值设定电路3022用以设定每个数字传感数据的数据阈值。而运算参数设定电路3023则用以设定算术逻辑电路1201对这些数字传感数据进行逻辑运算的算法。值得注意的是，主机30可以根据不同的实作方式，选择性的传送一个或多个参数控制信息至数据采集设备10以设定或调整各种参数。而有关频率参数设定电路3021如何设定传感数据的采样频率、阈值设定电路3022如何设定数字传感数据的数据阈值以及运算参数设定电路3023如何设定逻辑运算的算法的实施方式，将于后面第五种实作方式中说明，故在此不论述。
在其他实施例中，预处理单元120的算术逻辑电路1201亦可根据这些数字传感数据分别计算每个传感数据的一实际采样频率。而阈值判断电路1202分别将每个传感数据的采样频率与对应的实际采样频率进行比对，以决定是否传送一频率校准信息至频率调整单元130。频率调整单元130再根据频率校准信息将至少一实际采样频率调整至对应的采样频率。而有关实际采样频率，以及阈值判断电路1202如何决定是否传送频率校准信息至频率调整单元130的实施方式将于第二种实作方式中说明，故在此不论述。
接着说明的是，本发明实施例的第一种实作方式。一般而言，传感组件分为模拟传感组件与数字传感组件。对于数字传感组件而言，不同通信接口的传感组件会有不同的通信协议(亦即不同的运作频率、传输频率)，使得每一笔接收数据的频率不一致。此结果造成同一个系统架构中各个数据关联时间点无法同步对齐，从而严重影响后续数据分析的可靠度。另外，在异常即将发生时(例如机台的温度异常上升时)，若特定传感组件的采样频率没有实时提升，将无法准确记录异常发生时的关键特征，从而严重影响后续数据分析的可靠度。因此，本发明实施例的第一种实作方式的目的便是改善上述的缺失。
请同时参阅图1及图3A，图3A是依照本发明数据采集方法的第一种实作方式的实施例流程图。数据采集方法适用于数据采集设备10，数据采集设备10包括数据采集单元110、预处理单元120、频率调整单元130及通信接口单元140。数据采集方法包括：步骤S101至S109。首先，数据采集单元110接收多个传感组件20-1至20-N的多个传感数据(步骤S101)。接着，数据采集单元110根据多个传感数据的多个采样频率，分别将多个传感数据转换为多个数字传感数据(步骤S103)。然后，在步骤S105中，预处理单元120将至少一数字传感数据与对应的数据阈值进行比对，以决定是否传送频率调整信息至频率调整单元130。若是，频率调整单元130将根据多个频率调整信息，调整至少一传感数据的采样频率(步骤S107)；若否，通信接口单元140将传送多个数字传感数据至主机30(步骤S109)。
举例来说，机台具有数据采集设备10。数据采集设备10连接两个传感组件20-1及20-2，且分别为温度传感器(用以侦测机台的温度)及压力传感器(用以侦测机台的压力)。当机台的温度异常上升时，代表机台即将发生异常，此时数据采集设备10可以调整压力传感器的传感信号对应的采样频率。反之，当机台的温度回复至正常时，代表机台恢复正常，此时数据采集设备10将不调整压力传感器的传感信号对应的采样频率。因此，监控人员可以通过将数据阈值设定为特定温度的方式，来调整压力传感器的采样频率，以密集或正常的采集速度来监控机台的压力，从而记录机台异常或正常运作的过程。例如数据阈值设定为温度80℃，当传感组件20-1(即温度传感器)所传送的传感数据为高于80℃(例如85℃)时，预处理单元120将传送频率调整信息至频率调整单元130，以进一步调整传感组件20-2(即压力传感器)的采样频率例如从50KHz提升至100KHz，从而提升传感组件20-2的分辨率、采集周期。借此，数据采集设备10可以准确记录异常发生时的关键特征，以确保后续数据分析的正确度、可靠度。之后，当传感组件20-1所传送的传感数据为低于80℃(例如55℃)时，预处理单元120将传送频率调整信息至频率调整单元130，以进一步调整传感组件20-2的采样频率例如从100KHz下降至50KHz。借此，大幅度地减少数据的记录量。
请参阅图3B，图3B是依照本发明数据采集方法的第一种实作方式的另一实施例流程图。在步骤S103后，还包括预处理单元120将多个采样频率与一频率目标值进行比对，以决定是否传送频率调整信息至频率调整单元130，然后频率调整单元130根据频率调整信息，将多个采样频率调整至频率目标值(步骤S1051)。
举例来说，若传感组件20-3所对应的采样频率为400KHz且设定的频率目标值为100KHz时，预处理单元120将采样频率400KHz与频率目标值100KHz进行比对，而得到的比对结果是采样频率400KHz大于频率目标值100KHz(差值为300KHz)。因此，预处理单元120传送频率调整信息至频率调整单元130。然后，频率调整单元130便根据此频率调整信息将传感组件20-3的采样频率从400KHz调整至100KHz。类似地，若传感组件20-1所对应的采样频率为100KHz且设定的频率目标值为100KHz时，预处理单元120将采样频率100KHz与频率目标值100KHz进行比对，而得到比对结果是采样频率100KHz等于频率目标值100KHz(差值为0KHz)。因此，预处理单元120不会传送频率调整信息至频率调整单元130。借此，传感组件20-1、20-3的采样频率将互相对齐，达到频率同步对齐的目的，同时改善各种数据关联的特征时间点无法对齐的缺失，并大幅度提高后续数据分析的可靠度。
接着要说明的是第二种实作方式。一般而言，在执行采样频率调整时，实际的采样频率会因为固件程序在硬件上的运作速度而产生些许的延迟现象，使得实际的采样频率低于设定的采样频率。因此，本发明实施例的第二种实作方式的目的便是改善上述的缺失。请参阅图4，图4是依照本发明数据采集方法的第二种实作方式的实施例流程图。在步骤S103之后，还包括预处理单元120根据多个数字传感数据分别计算每一个传感数据的实际采样频率，并分别将每一个传感数据的采样频率与实际采样频率进行比对，以决定是否传送一频率校准信息至频率调整单元130，且频率调整单元130根据频率校准信息将至少一实际采样频率调整至对应的采样频率(步骤S1052)。
举例来说，数据采集单元110对每一个传感组件20-1至20-N所设定的采样频率皆为10Hz(每秒采集10笔数据)。预处理单元120对接收到的多个数字传感数据进行逻辑运算，以计算出这些传感数据各自的实际采样频率(每秒实际采集的数据量)。假设预处理单元120根据每一个数字传感数据计算出的实际采样频率皆为9Hz(每秒采集9笔数据)。预处理单元120接着将实际采样频率9Hz与设定的采样频率10Hz进行比对，且得到的比对结果是实际采样频率9Hz小于采样频率10Hz(差值为1Hz)。因此，预处理单元120将传送频率校准信息至频率调整单元130。然后，频率调整单元130便根据此频率校准信息将每一个传感组件20-1至20-N的采样频率向上调整(例如调整为11Hz)，使得每一个传感组件20-1至20-N每秒实际采集的数据量趋近于设定的采样频率(即10Hz)。借此，上述实作方式将可有效地改善数据采集设备10因固件、硬件运作的因素，造成实际采样频率低于设定的采样频率的延迟现象。
接着说明的是，本发明实施例的第三种实作方式。一般而言，数据采集设备并不支持函数转换例如单位换算，使得这些函数转换的工作落在主机，或是工厂的监控人员身上。因此，本发明实施例的第三种实作方式的目的便是改善上述的缺失。请参阅图5，图5是依照本发明数据采集方法的第三种实作方式的实施例流程图。在数据采集单元110根据多个传感数据的多个采样频率，分别将多个传感数据转换为多个数字传感数据(步骤S103)的步骤后，还包括步骤S1031、步骤S1033。首先，预处理单元120的算术逻辑电路1201对多个数字传感数据进行逻辑运算，例如是函数转换、单位换算，以产生对应的多个算术传感数据(步骤S1031)。接着，预处理单元120通过通信接口单元140传送多个算术传感数据至主机30(步骤S1033)。
举例来说，假设传感组件20-1(温度传感器)传感出的传感数据的单位为摄氏温度，但主机30希望接收到的传感数据的单位为华氏温度。因此，主机30可通过数据采集设备10的通信接口单元140传送代表将摄氏温度转换为华氏温度的参数控制信息至预处理单元120的算术逻辑电路1201。而算术逻辑电路1201将根据参数控制信息来设定相对应逻辑运算的算法。借此，算术逻辑电路1201可以对这些数字传感数据进行逻辑运算以产生相对应的算术传感数据，亦即将数字传感数据的单位由摄氏温度转换为华氏温度。借此，改善数据采集设备10无法实时进行各种单元换算的缺失。
接着说明的是，本发明实施例的第四种实作方式。一般而言，当这些传感组件传感出的传感数据的数据量突然增加且数据采集设备仍以固定的采样频率采集传感数据时，数据采集设备所采集到的传感数据的数据量可能不足这些传感组件传感出的传感数据的数据量。因此，若数据采集设备没有对采样频率进行动态调整，使得数据采集设备所采集的传感数据的数据量与这些传感组件传感出的传感数据量非常不一致，导致数据采集设备没有采集到突然增加的一些数据，从而大幅降低后续数据分析的可靠度。因此，本发明实施例的第四种实作方式的目的便是改善上述的缺失。请参阅图6，图6是依照本发明数据采集方法的第四种实作方式的实施例流程图。在数据采集单元110根据多个传感数据的多个采样频率，分别将多个传感数据转换为多个数字传感数据(步骤S103)的步骤后，还包括步骤S104。在步骤S104中，当预处理单元120判断至少一数字传感数据与对应的数据阈值之间的误差值大于一误差阈值时，频率调整单元130调整对应数字传感数据的采样频率直到误差值小于误差阈值。
举例来说，假设数据采集单元110对传感组件20-1的传感数据的采样频率设定为100Hz(每秒采集100笔数据)，代表对应于传感组件20-1的数字传感数据应该是100笔数据，因此对应于传感组件20-1的数据阈值应设为100。假设误差阈值预设为1％，当预处理单元120收到对应于传感组件20-1的数字传感数据的数量是小于93笔或大于107笔时，预处理单元120判断出传感组件20-1的数字传感数据与对应的数据阈值之间的误差值(取绝对值后)会超过误差阈值的1％。此时，频率调整单元130将根据上述判断结果来调整传感组件20-1的采样频率，直到误差值小于误差阈值。更进一步来说，频率调整单元130将使用一预定算法(例如是比例-积分-微分(PID)算法)以调升或调降传感组件20-1的采样频率，直到误差值低于1％时才停止，同时恢复为起初设定的采样频率。借此，改善传统的数据采集设备无法动态调整采样频率的缺失。
接着说明的是，本发明实施例的第五种实作方式。其可以与上述第一种至第四种实作方式同时实施。更进一步的说，工厂的监控人员可以通过主机30来设定或调整数据采集设备10的参数，例如是多个采样频率、数据阈值、逻辑运算、预定算法等。请参阅图7，图7是依照本发明数据采集方法的第五种实作方式的实施例流程图。首先，在数据采集单元110根据多个传感数据的多个采样频率，分别将多个传感数据转换为多个数字传感数据(步骤S103)的步骤前，还包括步骤S1011。另外，主机30包括频率参数设定电路3021。在步骤S1011中，频率参数设定电路3021用以设定每个传感数据的采样频率。换言之，工厂的监控人员可以通过主机30的参数设定电路3021来设定或调整数据采集设备10的参数，例如是采样频率。更进一步来说，主机30通过数据采集设备10的通信接口单元140传送参数控制信息(包括上述设定或调整的参数)至数据采集单元110进行参数设定。借此，提升数据采集设备10的参数设定的便利性与时效性。
其次，在步骤S103后，还包括步骤S1032与步骤S1034。另外，主机30包括阈值设定电路3022及运算参数设定电路3023。在步骤S1032中，阈值设定电路3022用以设定每个数字传感数据的数据阈值。换言之，工厂的监控人员可以通过主机30的阈值设定电路3022来设定或调整数据采集设备10的参数，例如是数据阈值或误差阈值。更进一步来说，主机30通过数据采集设备10的通信接口单元140传送参数控制信息(包括上述设定或调整的参数)至预处理单元120进行参数设定。借此，提升参数设定的便利性与时效性。此外，在步骤S1034中，运算参数设定电路3023用以设定预处理单元120的算术逻辑电路1201的算法(包括逻辑运算或预定算法)。换言之，工厂的监控人员可以通过主机30的运算参数设定电路3023来设定或调整数据采集设备10的参数，例如是逻辑运算或预定算法。更进一步来说，主机30通过数据采集设备10的通信接口单元140传送参数控制信息(包括上述设定或调整的参数)至预处理单元120进行参数设定。借此，提升数据采集设备10的参数设定的便利性与时效性。
综上所述，本发明实施例所提供的数据采集设备、系统及其方法，可以动态地调整各个传感器的采样频率与实时设定或调整各种运算参数的设定值，以达到频率同步对齐的目的，同时准确记录数据特征的完整性，并达到降低数据量、保留关键数据特征与提高后续数据分析的可靠度，以及达到实时校准采样频率等功效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (14)
1.一种数据采集设备，其特征在于，包括：
一数据采集单元，用以接收多个传感组件的多个传感数据，其中每一所述传感数据分别对应到一采样频率，所述数据采集单元根据所述多个采样频率，分别将所述多个传感数据转换为多个数字传感数据，其中每一所述数字传感数据分别对应至一数据阈值；
一预处理单元，耦接于所述数据采集单元且接收所述数字传感数据，其中所述预处理单元包括一阈值判断电路，所述阈值判断电路将至少一所述数字传感数据与对应的所述数据阈值进行比对，以决定是否传送一频率调整信息；以及
一频率调整单元，耦接于所述数据采集单元与所述预处理单元之间，且根据所述频率调整信息调整至少一所述传感数据的所述采样频率。
2.根据权利要求1所述的数据采集设备，其特征在于，当所述阈值判断电路判断至少一所述数字传感数据与对应的所述数据阈值之间的一误差值大于一误差阈值时，所述频率调整单元调整对应所述数字传感数据的所述采样频率直到所述误差值小于所述误差阈值。
3.根据权利要求1所述的数据采集设备，其特征在于，所述预处理单元还包括一算术逻辑电路，所述算术逻辑电路耦接所述阈值判断电路，所述算术逻辑电路根据所述多个数字传感数据分别计算每一所述传感数据的一实际采样频率，所述阈值判断电路分别将每一所述传感数据的所述采样频率与所述实际采样频率进行比对，以决定是否传送一频率校准信息至所述频率调整单元，且所述频率调整单元根据所述频率校准信息将至少一所述实际采样频率调整至对应的所述采样频率。
4.根据权利要求1所述的数据采集设备，其特征在于，所述阈值判断电路将所述多个采样频率与一频率目标值进行比对，以决定是否传送所述频率调整信息至所述频率调整单元，且所述频率调整单元根据所述频率调整信息将所述多个采样频率调整至所述频率目标值。
5.一种数据采集系统，其特征在于，包括：
一传感装置，具有多个传感组件，所述多个传感组件分别传感出多个传感数据；
一数据采集设备，耦接于所述传感装置，所述数据采集设备包括一数据采集单元、一预处理单元、一频率调整单元以及一通信接口单元，其中：
所述数据采集单元用以接收所述多个传感数据，其中每一所述传感数据分别对应到一采样频率，所述数据采集单元根据所述多个采样频率，分别将所述多个传感数据转换为多个数字传感数据，其中每一所述数字传感数据分别对应至一数据阈值；
所述预处理单元耦接于所述数据采集单元且接收所述数字传感数据，其中所述预处理单元包括一阈值判断电路，所述阈值判断电路将至少一所述数字传感数据与对应的所述数据阈值进行比对，以决定是否传送一频率调整信息；
所述频率调整单元耦接于所述数据采集单元与所述预处理单元之间，且根据所述频率调整信息调整至少一所述传感数据的所述采样频率；
所述通信接口单元耦接于所述预处理单元；以及
一主机，耦接于所述数据采集设备，所述主机包括一数据存储单元，用以通过所述通信接口单元接收且存储所述多个数字传感数据。
6.根据权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于，所述预处理单元还包括一算术逻辑电路，所述算术逻辑电路耦接所述阈值判断电路，用以对所述多个数字传感数据进行逻辑运算，以产生多个算术传感数据，并通过所述通信接口单元传送所述多个算术传感数据至所述主机。
7.根据权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于，当所述阈值判断电路判断至少一所述数字传感数据与对应的所述数据阈值之间的一误差值大于一误差阈值时，所述频率调整单元调整对应所述数字传感数据的所述采样频率直到所述误差值小于所述误差阈值。
8.根据权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于，所述预处理单元还包括一算术逻辑电路，所述算术逻辑电路耦接所述阈值判断电路，用以根据所述多个数字传感数据分别计算每一所述传感数据的一实际采样频率，所述阈值判断电路分别将每一所述传感数据的所述采样频率与所述实际采样频率进行比对，以决定是否传送一频率校准信息至所述频率调整单元，且所述频率调整单元根据所述频率校准信息将至少一所述实际采样频率调整至对应的所述采样频率。
9.根据权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于，所述阈值判断电路将所述多个采样频率与一频率目标值进行比对，以决定是否传送所述频率调整信息，且所述频率调整单元根据所述频率调整信息将所述多个采样频率调整至所述频率目标值。
10.根据权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于，所述主机还包括一参数设定单元，且所述参数设定单元包括：
一频率参数设定电路，用以设定所述多个传感数据的所述多个采样频率；
一阈值设定电路，用以设定所述多个数字传感数据的所述多个数据阈值；以及
一运算参数设定电路，用以设定所述算术逻辑电路对所述多个数字传感数据进行逻辑运算的算法。
11.一种数据采集方法，适用于一数据采集设备，其特征在于，所述数据采集设备包括一数据采集单元、一预处理单元及一频率调整单元，且所述数据采集方法包括：
于所述数据采集单元接收多个传感组件的多个传感数据，其中每一所述传感数据分别对应到一采样频率；
于所述数据采集单元根据所述多个传感数据的所述多个采样频率，分别将所述多个传感数据转换为多个数字传感数据，其中每一所述数字传感数据分别对应至一数据阈值；以及
于所述预处理单元将至少一所述数字传感数据与对应的所述数据阈值进行比对，以决定是否传送一频率调整信息至所述频率调整单元，若是，于所述频率调整单元根据所述频率调整信息调整至少一所述传感数据的所述采样频率。
12.根据权利要求11所述的数据采集方法，其特征在于，于所述数据采集单元分别将所述多个传感数据转换为所述多个数字传感数据的步骤后，还包括：
于所述预处理单元判断至少一所述数字传感数据与对应的所述数据阈值之间的一误差值大于一误差阈值时，所述频率调整单元调整对应所述数字传感数据的所述采样频率直到所述误差值小于所述误差阈值。
13.根据权利要求11所述的数据采集方法，其特征在于，于所述数据采集单元分别将所述多个传感数据转换为所述多个数字传感数据的步骤后，还包括：
于所述预处理单元根据所述多个数字传感数据分别计算每一所述传感数据的一实际采样频率，并分别将每一所述传感数据的所述采样频率与所述实际采样频率进行比对，以决定是否传送一频率校准信息至所述频率调整单元，且于所述频率调整单元根据所述频率校准信息将至少一所述实际采样频率调整至对应的所述采样频率。
14.根据权利要求11所述的数据采集方法，其特征在于，于所述数据采集单元分别将所述多个传感数据转换为所述多个数字传感数据的步骤后，还包括：
于所述预处理单元将所述多个采样频率与一频率目标值进行比对，以决定是否传送所述频率调整信息至所述频率调整单元，且于所述频率调整单元根据所述频率调整信息将所述多个采样频率调整至所述频率目标值。
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