CN113110237A - 基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法，包括数据采集系统、信号转换系统、数据反馈系统、高速处理系统和蓄电池可独立供电系统，所述数据采集系统的输出端与信号转换系统的输入端连接，本发明涉及信号采集技术领域。该基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法，通过设置采集系统和信号转换系统，利用信号采集模块采集、实时处理模块分析处理，配合数字滤波模块和图片处理模块对信号进行优化处理，同时用户交互参数设置模块智能化设置参数，并利用信号转换系统中的延迟单元和模拟信号单元，可以在信号通过量较大时延迟处理，避免信号卡顿，基于大数据处理，实现多通道高速信号采集过程。

Description

基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及信号采集技术领域，具体为基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法。

背景技术

参考中国专利，一种多通道混合信号采集系统(公开号：CN107334600B、公开日：2019-09-24)，包括多路数据采集模块、多路数据处理模块、多路数据传输模块；所述上肢康复机器人具有角度传感器和压力传感器；其特征在于：所述角度传感器包括单圈角度传感器、多圈角度传感器、压力传感器。

针对上述参考的专利，现有的基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法，仍然存在以下缺陷：

1、多通道信号采集时，在信号通过量较大时延迟处理，会出现信号卡顿现象，部分采用设置多个通道的采集器件或使用多个采集器件，导致成本较高；

2、多通道信号采集时，在突然断电情况下信号采集过程会导致突然中断，造成数据丢失，缺少独立的电源对信号采集过程进行供电，并保证一定的安全性。

为此，本发明提出了基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法，以解决上述提到的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法，解决了的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于大数据的多通道高速信号采集系统，包括数据采集系统、信号转换系统、数据反馈系统、高速处理系统和蓄电池可独立供电系统，所述数据采集系统的输出端与信号转换系统的输入端连接，所述信号转换系统的输出端均与数据反馈系统和高速处理系统的输入端连接，所述数据反馈系统的输出端与信号转换系统的输入端连接，所述高速处理系统的输出端与蓄电池可独立供电系统的输入端连接；所述数据采集系统包括信号采集模块、实时处理模块、数字滤波模块、图片处理模块、信号提出模块和用户交互参数设置模块，所述信号采集模块的输出端与实时处理模块的输入端连接，所述实时处理模块的输出端与数字滤波模块的输入端连接，所述数字滤波模块的输出端与图片处理模块的输入端连接，所述图片处理模块的输出端与信号提出模块的输入端连接，所述用户交互参数设置模块的输出端均与数字滤波模块和图片处理模块的输入端连接。

优选的，所述信号转换系统包括延迟单元和模拟信号单元，所述延迟单元包括通过量设定模块、分析模块、延迟通过模块和信号临时存储模块，所述通过量设定模块的输出端与分析模块的输入端连接，所述分析模块的输出端与延迟通过模块的输入端连接，所述延迟通过模块的输出端与信号临时存储模块的输入端连接。

优选的，所述模拟信号单元包括信号输入模块、模拟信号处理器、信号转换模块和信号输出模块，所述信号输入模块的输出端与模拟信号处理器的输入端连接，所述模拟信号处理器的输出端与信号转换模块的输入端连接，所述信号转换模块的输出端与信号输出模块的输入端连接。

优选的，所述高速处理系统包括中间节点单元和接口处理单元，所述中间节点单元包括多通道总线模块、间隔节点模块、距离设置模块、临时扩容模块和网络接口模块，所述多通道总线模块的输出端与间隔节点模块的输入端连接。

优选的，所述间隔节点模块的输出端与距离设置模块的输入端连接，所述距离设置模块的输出端与临时扩容模块的输入端连接，所述临时扩容模块的输出端与网络接口模块的输入端连接。

优选的，所述接口处理单元包括通道连接模块、信号处理模块、信号拼接模块和信号连接模块，所述通道连接模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与信号拼接模块的输入端连接，所述信号拼接模块的输出端与信号连接模块的输入端连接。

优选的，所述蓄电池可独立供电系统包括供电存储单元和供电控制单元，所述供电存储单元包括自定义电压值模块、外接电路模块和临界值断电模块，所述自定义电压值模块的输出端与外接电路模块的输入端连接，所述外接电路模块的输出端与临界值断电模块的输入端连接。

优选的，所述临界值断电模块包括阈值模块、电量显示模块和电路断开模块，所述阈值模块的输出端与电量显示模块的输入端连接，且电量显示模块的输出端与电路断开模块的输入端连接。

本发明还公开了基于大数据的多通道高速信号采集系统的处理方法，具体包括以下步骤：

S1、数据采集：首先经过数据采集系统中的信号采集模块进行信号采集，然后实时处理模块进行实时处理，经过数字滤波模块和图片处理模块对信号内的数字和图片进行处理，同时用户交互参数设置模块可以进行处理参数的设置，最后信号提出模块输出信号即可；

S2、信号转换：此时信号转换系统中的延迟单元对输入的信号作出处理，利用通过量设定模块进行信号通过量设定，经过分析模块进行分析处理，然后延迟通过模块可在信号通过量较大时延迟处理，避免信号卡顿，再通过信号临时存储模块进行临时存储，此时模拟信号单元中的信号输入模块输入信号，模拟信号处理器对输入的信号进行处理时，信号转换模块转化模拟信号，最后信号输出模块输出信号即可；

S3、高速处理：高速处理系统中的中间节点单元介入，利用多通道总线模块接收信号后，此时间隔节点模块间隔性设置节点，同时距离设置模块设置节点之间的距离，并配合临时扩容模块进行扩容，最后网络接口模块输出信号即可，然后接口处理单元介入，通道连接模块将网络接口模块处的信号通入，经过信号处理模块进行处理，信号拼接模块将分散的信号拼接，最后信号连接模块输出即可；

S4、独立供电：蓄电池可独立供电系统中的供电控制单元介入，利用自定义电压值模块自定义设定需要的电压值，经过外接电路模块外接电路，并配合临界值断电模块在电压值达到设定值时自动断开即可

优选的，所述S4中独立供电时，采用蓄电池独立供电或者直接连接外部电路中的任意一种或者组合。

(三)有益效果

本发明提供了基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：

(1)、该基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法，通过设置采集系统和信号转换系统，利用信号采集模块采集、实时处理模块分析处理，配合数字滤波模块和图片处理模块对信号进行优化处理，同时用户交互参数设置模块智能化设置参数，并利用信号转换系统中的延迟单元和模拟信号单元，可以在信号通过量较大时延迟处理，避免信号卡顿，基于大数据处理，实现多通道高速信号采集过程。

(2)、该基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法，通过在设置高速处理系统，利用中间节点单元中的间隔节点模块和距离设置模块设置具有一定间隔的节点，配合临时扩容模块在信号通过量较大时进行缓冲，可以有效的提升信号采集时的通过速度。

(3)、该基于大数据的多通道高速信号采集系统及其处理方法，通过在设置蓄电池可独立供电系统，利用供电存储单元存储电能，配合供电控制单元中的自定义电压值模块自定义设定需要的电压值，临界值断电模块在电压值达到设定值时自动断开，不仅避免了断电情况下信号采集过程中断的问题，而且提升了安全性。

附图说明

图1为本发明的系统原理框图；

图2为本发明数据采集系统的原理框图；

图3为本发明延迟单元的原理框图；

图4为本发明模拟信号单元的原理框图；

图5为本发明中间节点单元的原理框图；

图6为本发明接口处理单元的原理框图；

图7为本发明供电控制单元的原理框图；

图8为本发明临界值断电模块的原理框图；

图9为本发明临界值断电模块的逻辑判断图；

图10为本发明的步骤流程图。

图中，1-数据采集系统、11-信号采集模块、12-实时处理模块、13-数字滤波模块、14-图片处理模块、15-信号提出模块、16-用户交互参数设置模块、2-信号转换系统、21-延迟单元、211-通过量设定模块、212-分析模块、213-延迟通过模块、214-信号临时存储模块、22-模拟信号单元、221-信号输入模块、222-模拟信号处理器、223-信号转换模块、224-信号输出模块、3-数据反馈系统、4-高速处理系统、41-中间节点单元、411-多通道总线模块、412-间隔节点模块、413-距离设置模块、414-临时扩容模块、415-网络接口模块、42-接口处理单元、421-通道连接模块、422-信号处理模块、423-信号拼接模块、424-信号连接模块、5-蓄电池可独立供电系统、51-供电存储单元、52-供电控制单元、521-自定义电压值模块、522-外接电路模块、523-临界值断电模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明实施例提供一种技术方案：基于大数据的多通道高速信号采集系统，包括数据采集系统1、信号转换系统2、数据反馈系统3、高速处理系统4和蓄电池可独立供电系统5，数据采集系统1的输出端与信号转换系统2的输入端连接，信号转换系统2的输出端均与数据反馈系统3和高速处理系统4的输入端连接，数据反馈系统3的输出端与信号转换系统2的输入端连接，高速处理系统4的输出端与蓄电池可独立供电系统5的输入端连接；数据采集系统1包括信号采集模块11、实时处理模块12、数字滤波模块13、图片处理模块14、信号提出模块15和用户交互参数设置模块16，信号采集模块11的输出端与实时处理模块12的输入端连接，实时处理模块12的输出端与数字滤波模块13的输入端连接，数字滤波模块13的输出端与图片处理模块14的输入端连接，图片处理模块14的输出端与信号提出模块15的输入端连接，用户交互参数设置模块16的输出端均与数字滤波模块13和图片处理模块14的输入端连接。

本发明实施例中，信号转换系统2包括延迟单元21和模拟信号单元22，延迟单元21包括通过量设定模块211、分析模块212、延迟通过模块213和信号临时存储模块214，通过量设定模块211的输出端与分析模块212的输入端连接，分析模块212的输出端与延迟通过模块213的输入端连接，延迟通过模块213的输出端与信号临时存储模块214的输入端连接，模拟信号单元22包括信号输入模块221、模拟信号处理器222、信号转换模块223和信号输出模块224，信号输入模块221的输出端与模拟信号处理器222的输入端连接，模拟信号处理器222的输出端与信号转换模块223的输入端连接，信号转换模块223的输出端与信号输出模块224的输入端连接。

本发明实施例中，高速处理系统4包括中间节点单元41和接口处理单元42，中间节点单元41包括多通道总线模块411、间隔节点模块412、距离设置模块413、临时扩容模块414和网络接口模块415，多通道总线模块411的输出端与间隔节点模块412的输入端连接，间隔节点模块412的输出端与距离设置模块413的输入端连接，距离设置模块413的输出端与临时扩容模块414的输入端连接，临时扩容模块414的输出端与网络接口模块415的输入端连接，接口处理单元42包括通道连接模块421、信号处理模块422、信号拼接模块423和信号连接模块424，通道连接模块421的输出端与信号处理模块422的输入端连接，信号处理模块422的输出端与信号拼接模块423的输入端连接，信号拼接模块423的输出端与信号连接模块424的输入端连接。

本发明实施例中，蓄电池可独立供电系统5包括供电存储单元51和供电控制单元52，供电存储单元52包括自定义电压值模块521、外接电路模块522和临界值断电模块523，自定义电压值模块521的输出端与外接电路模块522的输入端连接，外接电路模块522的输出端与临界值断电模块523的输入端连接，临界值断电模块523包括阈值模块、电量显示模块和电路断开模块，阈值模块的输出端与电量显示模块的输入端连接，且电量显示模块的输出端与电路断开模块的输入端连接。

本发明还公开了基于大数据的多通道高速信号采集系统的处理方法，具体包括以下步骤：

S1、数据采集：首先经过数据采集系统1中的信号采集模块11进行信号采集，然后实时处理模块12进行实时处理，经过数字滤波模块13和图片处理模块14对信号内的数字和图片进行处理，同时用户交互参数设置模块16可以进行处理参数的设置，最后信号提出模块15输出信号即可；

S2、信号转换：此时信号转换系统2中的延迟单元21对输入的信号作出处理，利用通过量设定模块211进行信号通过量设定，经过分析模块212进行分析处理，然后延迟通过模块213可在信号通过量较大时延迟处理，避免信号卡顿，再通过信号临时存储模块214进行临时存储，此时模拟信号单元22中的信号输入模块211输入信号，模拟信号处理器222对输入的信号进行处理时，信号转换模块223转化模拟信号，最后信号输出模块224输出信号即可；

S3、高速处理：高速处理系统4中的中间节点单元41介入，利用多通道总线模块411接收信号后，此时间隔节点模块412间隔性设置节点，同时距离设置模块413设置节点之间的距离，并配合临时扩容模块414进行扩容，最后网络接口模块415输出信号即可，然后接口处理单元42介入，通道连接模块421将网络接口模块415处的信号通入，经过信号处理模块422进行处理，信号拼接模块423将分散的信号拼接，最后信号连接模块424输出即可；

S4、独立供电：蓄电池可独立供电系统5中的供电控制单元52介入，利用自定义电压值模块521自定义设定需要的电压值，经过外接电路模块522外接电路，并配合临界值断电模块523在电压值达到设定值时自动断开即可

本发明实施例中，S4中独立供电时，采用蓄电池独立供电或者直接连接外部电路中的任意一种或者组合。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.基于大数据的多通道高速信号采集系统，其特征在于：包括数据采集系统(1)、信号转换系统(2)、数据反馈系统(3)、高速处理系统(4)和蓄电池可独立供电系统(5)，所述数据采集系统(1)的输出端与信号转换系统(2)的输入端连接，所述信号转换系统(2)的输出端均与数据反馈系统(3)和高速处理系统(4)的输入端连接，所述数据反馈系统(3)的输出端与信号转换系统(2)的输入端连接，所述高速处理系统(4)的输出端与蓄电池可独立供电系统(5)的输入端连接；

所述数据采集系统(1)包括信号采集模块(11)、实时处理模块(12)、数字滤波模块(13)、图片处理模块(14)、信号提出模块(15)和用户交互参数设置模块(16)，所述信号采集模块(11)的输出端与实时处理模块(12)的输入端连接，所述实时处理模块(12)的输出端与数字滤波模块(13)的输入端连接，所述数字滤波模块(13)的输出端与图片处理模块(14)的输入端连接，所述图片处理模块(14)的输出端与信号提出模块(15)的输入端连接，所述用户交互参数设置模块(16)的输出端均与数字滤波模块(13)和图片处理模块(14)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于大数据的多通道高速信号采集系统，其特征在于：所述信号转换系统(2)包括延迟单元(21)和模拟信号单元(22)，所述延迟单元(21)包括通过量设定模块(211)、分析模块(212)、延迟通过模块(213)和信号临时存储模块(214)，所述通过量设定模块(211)的输出端与分析模块(212)的输入端连接，所述分析模块(212)的输出端与延迟通过模块(213)的输入端连接，所述延迟通过模块(213)的输出端与信号临时存储模块(214)的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的基于大数据的多通道高速信号采集系统，其特征在于：所述模拟信号单元(22)包括信号输入模块(221)、模拟信号处理器(222)、信号转换模块(223)和信号输出模块(224)，所述信号输入模块(221)的输出端与模拟信号处理器(222)的输入端连接，所述模拟信号处理器(222)的输出端与信号转换模块(223)的输入端连接，所述信号转换模块(223)的输出端与信号输出模块(224)的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的基于大数据的多通道高速信号采集系统，其特征在于：所述高速处理系统(4)包括中间节点单元(41)和接口处理单元(42)，所述中间节点单元(41)包括多通道总线模块(411)、间隔节点模块(412)、距离设置模块(413)、临时扩容模块(414)和网络接口模块(415)，所述多通道总线模块(411)的输出端与间隔节点模块(412)的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的基于大数据的多通道高速信号采集系统，其特征在于：所述间隔节点模块(412)的输出端与距离设置模块(413)的输入端连接，所述距离设置模块(413)的输出端与临时扩容模块(414)的输入端连接，所述临时扩容模块(414)的输出端与网络接口模块(415)的输入端连接。

6.根据权利要求4所述的基于大数据的多通道高速信号采集系统，其特征在于：所述接口处理单元(42)包括通道连接模块(421)、信号处理模块(422)、信号拼接模块(423)和信号连接模块(424)，所述通道连接模块(421)的输出端与信号处理模块(422)的输入端连接，所述信号处理模块(422)的输出端与信号拼接模块(423)的输入端连接，所述信号拼接模块(423)的输出端与信号连接模块(424)的输入端连接。

7.根据权利要求1所述的基于大数据的多通道高速信号采集系统，其特征在于：所述蓄电池可独立供电系统(5)包括供电存储单元(51)和供电控制单元(52)，所述供电存储单元(52)包括自定义电压值模块(521)、外接电路模块(522)和临界值断电模块(523)，所述自定义电压值模块(521)的输出端与外接电路模块(522)的输入端连接，所述外接电路模块(522)的输出端与临界值断电模块(523)的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的基于大数据的多通道高速信号采集系统，其特征在于：所述临界值断电模块(523)包括阈值模块、电量显示模块和电路断开模块，所述阈值模块的输出端与电量显示模块的输入端连接，且电量显示模块的输出端与电路断开模块的输入端连接。

9.基于大数据的多通道高速信号采集系统的处理方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、数据采集：首先经过数据采集系统(1)中的信号采集模块(11)进行信号采集，然后实时处理模块(12)进行实时处理，经过数字滤波模块(13)和图片处理模块(14)对信号内的数字和图片进行处理，同时用户交互参数设置模块(16)可以进行处理参数的设置，最后信号提出模块(15)输出信号即可；

S2、信号转换：此时信号转换系统(2)中的延迟单元(21)对输入的信号作出处理，利用通过量设定模块(211)进行信号通过量设定，经过分析模块(212)进行分析处理，然后延迟通过模块(213)可在信号通过量较大时延迟处理，避免信号卡顿，再通过信号临时存储模块(214)进行临时存储，此时模拟信号单元(22)中的信号输入模块(211)输入信号，模拟信号处理器(222)对输入的信号进行处理时，信号转换模块(223)转化模拟信号，最后信号输出模块(224)输出信号即可；

S3、高速处理：高速处理系统(4)中的中间节点单元(41)介入，利用多通道总线模块(411)接收信号后，此时间隔节点模块(412)间隔性设置节点，同时距离设置模块(413)设置节点之间的距离，并配合临时扩容模块(414)进行扩容，最后网络接口模块(415)输出信号即可，然后接口处理单元(42)介入，通道连接模块(421)将网络接口模块(415)处的信号通入，经过信号处理模块(422)进行处理，信号拼接模块(423)将分散的信号拼接，最后信号连接模块(424)输出即可；

S4、独立供电：蓄电池可独立供电系统(5)中的供电控制单元(52)介入，利用自定义电压值模块(521)自定义设定需要的电压值，经过外接电路模块(522)外接电路，并配合临界值断电模块(523)在电压值达到设定值时自动断开即可。

10.根据权利要求9所述的基于大数据的多通道高速信号采集系统的处理方法，其特征在于：所述S4中独立供电时，采用蓄电池独立供电或者直接连接外部电路中的任意一种或者组合。

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