CN113406903A - 数据采集系统、方法和装置、电子设备以及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数据采集系统、方法和装置、电子设备以及计算机可读存储介质。该系统包括：具有第一耗电功率的数据采集模块、无线传输模块以及具有第二耗电功率的控制模块，所述数据采集模块用于，采集工业设备的第一状态数据，并通过所述无线传输模块传输所述第一状态数据；所述控制模块用于，在所述数据采集模块处于异常状态时，通过所述无线传输模块传输所述数据采集模块采集到且未传输的第一状态数据。本申请实施例在数据采集模块处于异常状态时通过额外设置的控制模块来将数据采集模块采集到且未传输的工业设备的状态数据通过无线传输模块传输到数据接收方，从而解决数据采集模块断电后无法传输状态数据的问题。

Description

数据采集系统、方法和装置、电子设备以及计算机可读存储 介质

技术领域

本申请涉及工业数据采集技术领域，尤其涉及一种数据采集系统、方法和装置、电子设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

在传统产业数字化进程中，工业数据的采集是重要环节。在不便于进行网络布线的工厂中，生产设备产生的数据可以通过无线网络进行传输。例如，通常会采用芯片级系统(System on Chip；以下简称：SoC)模块采集数据，然后采用4G或5G等无线通信技术将数据发送到云平台等数据接收方。

在现有技术中，数据采集模块的供电(一般为12V或24V的直流稳压电源)通常由工厂的生产设备来提供。但是，出于电费成本和生产安全等方面的考虑，工厂在生产设备停工或临时不需要运行时会切断电源。这将导致数据采集模块也断电，从而无法将状态数据传输至接收方。

发明内容

本申请实施例提供一种数据采集系统、方法和装置、电子设备以及计算机可读存储介质，以解决数据采集模块断电后无法传输状态数据的缺陷。

为达到上述目的，本申请实施例提供了一种数据采集系统，包括：具有第一耗电功率的数据采集模块、无线传输模块以及具有第二耗电功率的控制模块，其中，所述第二耗电功率低于所述第一耗电功率，并且，

所述数据采集模块用于，采集工业设备的第一状态数据，并通过所述无线传输模块传输所述第一状态数据；

所述控制模块用于，在所述数据采集模块处于异常状态时，通过所述无线传输模块传输所述数据采集模块采集到且未传输的第一状态数据。

本申请实施例还提供了一种数据采集方法，包括：

接收数据采集模块采集到的工业设备的第一状态数据；

获取所述数据采集模块的第二状态数据；

根据所述第二状态数据，在所述数据采集模块处于异常状态时，通过无线传输模块传输所述数据采集模块采集到且未传输的第一状态数据。

本申请实施例还提供了一种数据采集装置，包括：

接收单元，用于接收数据采集模块采集到的工业设备的第一状态数据；

获取单元，用于获取所述数据采集模块的第二状态数据；

处理单元，用于根据所述第二状态数据，在所述数据采集模块处于异常状态时，通过无线传输模块传输所述数据采集模块采集到且未传输的第一状态数据。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储程序；

处理器，用于运行所述存储器中存储的所述程序，所述程序运行时执行本申请实施例提供的数据处理方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可被处理器执行的计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例提供的数据处理方法。

本申请实施例提供的数据采集系统、方法和装置、电子设备以及计算机可读存储介质，数据采集模块在正常供电的情况下通过无线传输模块传输采集到的工业设备的状态数据，并且在数据采集模块处于异常状态时通过额外设置的控制模块来将数据采集模块采集到且未传输的工业设备的状态数据通过无线传输模块传输到数据接收方，从而解决现有技术中数据采集模块断电后无法传输状态数据的问题。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例提供的数据采集系统的应用场景示意图；

图2a为本申请实施例提供的数据采集系统的系统框图；

图2b示出了根据本申请的数据采集系统与工业设备启动的流程图；

图2c示出了根据本申请实施例的数据采集系统在外部供电模块断电的情况下的流程示意图；

图2d示出了根据本申请实施例的数据采集系统中数据采集模块出现故障的流程示意图；

图2e示出了本申请实施例的数据链路切换的示意图；

图3为本申请提供的数据采集方法一个实施例的流程图；

图4为本申请提供的数据采集方法另一个实施例的流程图；

图5为本申请提供的数据采集装置实施例的结构示意图；

图6为本申请提供的电子设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在现有的基于无线传输的工业数据采集领域中，数据采集(SoC)模块在采集到生产设备的状态数据后，通过无线传输模块进行传输，例如，数据采集模块将数据发送到4G/5G模组，然后由4G/5G模组通过天线设备发送至数据接收方(如，云平台等)。但是，现有的数据采集模块通常由工厂的生产设备来供电，当生产设备停工或临时切断电源时，数据采集模块则无法将状态数据传出。

为了解决上述问题，目前，已经出现为数据采集模块单独配置独立电源，如不间断电源(Uninterrupted Power Supply；以下简称：UPS)或大容量电池，以在生产设备断电时向数据采集模块供电，从而保证数据的传输。但是，由于数据采集和传输模块的功耗很大，需要较大的能量供给，因此一方面使得这样的方案的成本非常高，另一方面大容量的独立电源体积庞大重量也较大，因此并不适合于大面积的推广。

因此，本申请针对现有技术中数据采集模块断电后无法传输状态数据的问题，提出一种改进的数据采集系统，例如，可以应用于数据采集网关设备中。图1为本申请实施例提供的数据采集系统的应用场景示意图。如图1所示，该数据采集系统可以应用于传统制造业的生产设备的工业数据采集。在该数据采集系统中，数据采集模块可以通过多种途径来采集工业设备的状态数据，例如，获取工业设备的数字信号、模拟信号、可编程逻辑控制器(PLC)信号、串行通信接口标准(RS232、RS485、RS422、CAN)信号、工业以太网信号等等。具体地，可以采用SoC来实现数据采集模块的功能。

在工业设备正常上电工作时，系统由外部电源供电，例如，可以通过机床类生产设备供电。数据采集模块将采集到的数据通过无线传输模块传输到数据接收方。同时，数据采集模块会将采集到的状态数据同步到控制模块进行存储，以备在成产设备异常或数据采集模块断电后，控制模块能够将未发送数据通过无线传输模块发送至数据接收方。具体地，可以采用微控制单元(Microcontroller Unit；以下简称：MCU)来实现控制模块的功能。MCU具有远低于SoC的耗电功率，因此，可以在系统中设置容量较低的内部供电模块(例如，低容量、低成本的锂电池)。

当无外部电源供电时，电源切换模块切换到由内部供电模块供电。此时，控制模块代替数据采集模块通过无线传输模块传输异常的状态数据。具体地，由链路切换模块将数据采集模块与无线传输模块之间的数据链路，切换为控制模块与无线传输模块之间的数据链路。而此时，无线传输模块也切换为耗电较低的运行模式。因此，在解决了数据采集模块断电后无法传输状态数据的问题的同时，能够节省耗电量，节约成本。

上述实施例是对本申请实施例的技术原理和示例性的应用框架的说明，下面通过多个实施例来进一步对本申请实施例具体技术方案进行详细描述。

实施例一

图2a为本申请实施例提供的数据采集系统的系统框图。如图2a所示，本申请提供的数据采集系统包括：数据采集模块1、无线传输模块2和控制模块3。其中，数据采集模块1具有第一耗电功率控制模块3具有第二耗电功率，且第二耗电功率低于第一耗电功率。

其中，数据采集模块1用于采集标识工业设备的状态的第一状态数据，并通过无线传输模块2传输该第一状态数据；控制模块3用于根据数据采集模块1的状态，通过无线传输模块2传输部分第一状态数据，即，数据采集模块1采集到且未传输的第一状态数据。在本申请实施例中，数据采集模块1可以是工业智能网关等采集工业设备的数据的模块，并且无线传输模块2可以是具有网络连接和传输功能的模块，其可以借助于WiFi、3G、4G、5G等网络向外传输数据。

在本申请实施例中，当外部电源正常供电时，由数据采集模块1获取生产设备的状态，即，第一状态数据，然后通过无线传输模块2将数据传输至数据接收方。控制模块3获取数据采集模块1的状态数据，并根据数据采集模块1的状态，通过无线传输模块2传输部分第一状态数据。例如，当控制模块3确定数据采集模块1处于断电状态时，将数据采集模块1未传输的第一状态数据通过无线传输模块2传输。在本申请实施例中，控制模块3可以例如为MCU等具有控制功能的模块。

本申请实施例提供的数据采集系统，还可以包括：内部供电模块4。该内部供电模块4可以用于向控制模块3供电。例如，在本申请实施例中，内部供电模块4可以为锂电池或其它材料的电池。具体地，可以设置电源切换模块5，用于监控外部电源与内部供电模块4，在外部电源停止供电时，控制内部供电模块4供电。在内部供电模块4供电时，电源切换模块5还可以生成控制信号，来控制内部供电模块4的电源灯闪烁，以向相关工作人员发出提示，内部供电模块4已启动，提醒工作人员尽快接入外部电源，以防止内部供电模块4的电量耗尽。当电源切换模块5检测到外部电源供电时，还可以控制外部电源向内部供电模块4充电。在本申请实施例中，电源切换模块5可以是PMIC(电源管理IC，power management IC)或PMU(电源管理单元，power management unit)。

在本申请实施例中，可以在电源切换模块5与数据采集模块1、控制模块3和无线传输模块2之间分别设置有第一开关单元6、第二开关单元7和第三开关单元8。在外部电源供电时，电源切换模块5控制第一开关单元6、第二开关单元7和第三开关单元8开启；在内部供电模块4供电时，电源切换模块5则控制第一开关单元6关闭，控制第二开关单元7和第三开关单元8开启。从而实现对数据采集模块1、控制模块3和无线传输模块2独立供电，以保证在不同的供电状态下，各模块的功耗最小。具体地，可以采用电源管理(Power ManagementIC/Power Management Unit；简称：PMIC/PMU)电路来实现电源切换模块5的功能。

在本申请实施例中，控制模块3可以用于控制无线传输模块2的不同运行模式。具体地，在外部电源供电时，控制模块3控制无线传输模块2开启第一运行模式；在内部供电模块4供电时，控制模块3控制无线传输模块2开启第二运行模式，其中，无线传输模块2在第一运行模式下的耗电功率低于在第二运行模式下的耗电功率。具体地，无线传输模块2在第一运行模式下，通过具有第一传输速率的第一数据链路(例如，USB2.0、USB3.0、PCIe等)和具有第二传输速率的第二数据链路(例如，UART等)与数据采集模块1通信；在第二运行模式下，无线传输模块2通过第二数据链路与控制模块3通信，其中，第一传输速率高于第二传输速率。在本申请实施例中，异常的状态信息的数据量很小，因此，控制模块3可以以较低的传输速率定时向数据接收方发送数据(如，以心跳包的形式发送数据等)。

在本申请实施例提供的数据采集系统中，可以设置链路切换模块9(例如，数据选择器电路)，以切换数据采集模块1/控制模块3与无线传输模块2之间的数据链路。具体地，在外部电源供电时，链路切换模块9可以控制无线传输模块2通过第二数据链路与数据采集模块1通信；在内部供电模块4供电时，链路切换模块9控制无线传输模块2通过第二数据链路与控制模块3通信。当然，在内部供电模块4供电时，数据采集模块1与无线传输模块2之间的第一数据链路也自动中断，从而降低无线传输模块2的运行功耗。

图2e示出了本申请实施例的数据链路切换的示意图。如图2e中所示，可以通过链路切换模块9的控制信号来切换无线传输模块2传输的数据的来源。例如，可以通过控制信号来在来自数据采集模块的数据1-n与来自控制模块的数据1-n之间切换，从而可以控制无线传输模块2传输来自数据采集模块1的数据还是传输来自控制模块3的数据。例如，当控制信号的值为零时可以控制无线传输模块2通过第二数据链路来与数据采集模块1，即SoC通信，并且当控制信号的值为一时可以控制无线传输模块2通过第二数据链路来与控制模块3通信。

例如，在本申请实施例中，当数据采集系统所连接到的工业设备开机时，可以由上述例如电源管理(PMIC/PMU)电路的电源切换模块5来检测对于数据采集系统的供电状态。当确定数据采集系统的供电电源已经启用时，例如，工业设备已经开机并且因此通过其内部的供电电路为数据采集系统供电，或者为工业设备供电的外部电源已经启用并且因此该外部电源已经开始为数据采集系统提供电力。因此，当电源切换模块5已经确认数据采集系统的外部电源已经启用时，电源切换模块5如上所述地利用外部电源来为控制模块3供电，例如可以使得控制模块3完成启动操作。之后，控制模块3可以控制电源切换模块5来为数据采集模块1和无线传输模块2供电。

在获得了外部电源的供电的情况下，数据采集模块1和无线传输模块2开始启动操作，例如加载各种驱动程序，并且可选地使得与其连接的各种外设进行启动操作。当无线传输模块2完成了启动操作之后，可以与互联网建立外部数据连接，从而可以连接到外部的服务器，例如云服务器，以便于将数据采集系统采集的数据向外传输。

在使用外部电源供电的情况下，即数据采集系统的正常工作状态下，如上所述，由数据采集模块1对工业设备进行数据采集，并且通过其与无线传输模块2之间的第一数据链路和第二数据链路来进行数据传输。

图2b示出了根据本申请的数据采集系统与工业设备启动的流程图。如图2b所示，在步骤S2011中，对作为状态采集对象的工业设备以及数据采集系统进行开机操作。例如，可以通过按下开关或远程发送开机信号来启动工业设备以及与工业设备相连接的数据采集系统。在步骤S2012中，可以检测是否有外部电源供电。当检测到有外部电源供电时，在步骤S2013，可以利用外部电源给控制模块3供电，以启动控制模块3。接下来，在步骤S2014，可以利用外部电源给数据采集模块1和无线传输模块2供电，并且控制状态数据经由数据采集模块1与无线传输模块2之间的数据链路传输。在该步骤中，可以完成控制模块3的启动，并且相应地加载无线传输模块2的驱动以及其他相关的驱动，并且完成无线传输模块2与外部服务器，例如云服务器之间的无线传输链路的建立。在步骤S2015，可以通过数据采集模块1来采集工业设备的运行状态信息作为第一状态数据，并且将采集到的第一状态数据通过无线传输模块2传输到外部服务器。当未能检测到外部电源供电时，在步骤S2016，可以通过内部供电模块为控制模块2供电，从而完成控制模块2的启动。在步骤S2017，控制模块2可以确认无外部电源供电，并且将标识异常开机的状态信息存储在内部存储器中。在步骤S2018，可以进一步生成控制信号，以提示工作人员。例如，可以控制外部电源模块的电源灯闪烁，来警示工作人员这样的异常状态。

此外，在本申请实施例中，存在多种异常状态，控制模块3可以针对不同的异常状态进行不同的操作。

具体地，针对异常状态一--数据采集模块1断电的情况：

控制模块3同步存储数据采集模块1采集到的第一状态数据，在获取到标识数据采集模块1的断电状态的第二状态数据时，通过无线控制模块2传输该第二状态数据以及最新存储的第一状态数据。

例如，数据采集模块1在正常供电的情况下，可以在将工业设备的第一状态数据通过无线传输模块向外传输的同时，将该第一状态数据传输给控制模块3，并且在再次获取到工业设备的第一状态数据时，可以同样地在通过无线传输模块向外传输的同时，将再次获取到的第一状态数据传输给控制模块3，以更新控制模块3中存储的工业状态的当前的状态数据。因此，当数据采集模块1的供电中断时，例如控制模块3获取到标识数据采集模块1的断电状态的第二状态数据时，控制模块3可以根据该第二状态数据了解到数据采集模块1无法继续向外传输工业设备的第一状态数据，由于数据采集模块1在每一个工业设备的状态数据的采集轮次中都会将当前采集到的状态数据同步更新到控制模块3，因此控制模块3可以在数据采集模块1的供电中断而无法向外传输工业设备的第一状态数据时，可以将在数据采集模块1的供电中断之前最后一次同步给控制模块3的工业设备的状态数据向外传输。

另外，针对异常状态二--设备异常开机的情况：

在内部供电模块4供电时，当控制模块3识别到第一状态数据包含标识采集系统的异常开机状态的第三状态数据时，控制模块3获取并存储该第三状态数据，并在工业设备正常开机后，将该第三状态数据同步至数据采集模块1，使得数据采集模块1通过无线传输模块2传输该第三状态数据，以向数据接收方报备之前的异常开机状况。

例如，数据采集系统被在没有外部供电的情况下启动，例如，被按下启动按钮或者被网络唤醒的情况下，电源切换模块5可以对外部供电的情况进行检测，并且因此在该情况下会检测到虽然数据采集系统被启动但是并无外部电源供电，因此在本申请实施例中，可以将其确认为异常开机的情况。在该情况下，电源切换模块可以通过诸如锂电池的内部供电模块来为控制模块3供电，从而控制模块3在内部供电模块的电力供应下完成启动。之后，由于该情况为异常开机的情况，因此控制模块3可以如上所述地读取标识该异常开机状态的第三状态数据，并且将其存储在其内部，例如可以存储在寄存器或内部的闪存(flash)中，并且可以通过进一步发出控制信号，例如可以控制外部电源或数据采集设备上的指示灯闪烁，以提示工作人员该异常状态。

另外，针对异常状态三--外部电源断电的情况：

控制模块3还可以读取电源切换模块5中的用于记录外部电源的电量的第一寄存器，当从第一寄存器中获取到断电信号时，控制模块3向数据采集模块1发送断电通知指令，以使数据采集模块1断开与无线传输模块2之间的数据链路；同时，控制模块3控制电源切换模块5停止向数据采集模块1供电。

图2c示出了根据本申请实施例的数据采集系统在外部供电模块断电的情况下的流程示意图。例如，在本申请实施例中，在外部电源的正常供电状态下，数据采集系统和外部设备都处于正常运行状态。在该正常运行状态下，如图2c中所示，在步骤S2021，控制模块3可以周期性地获取电源切换模块5中对于外部电源的供电状态的记录信息。例如，电源切换模块5可以将外部电源的供电状态信息记录在其内部的寄存器中，并且控制模块3可以周期性地访问该寄存器来获取供电状态。当在步骤S2021中，控制模块3基于获取的供电状态信息确认外部电源以及断开时，在步骤S2022，可以向数据采集模块1发送断电通知信息，以使其做好断电准备。相应地，在步骤S2023，数据采集模块1在接收到控制模块3发送的该断电通知时，可以停止与无线传输模块2的数据通信，并且在确认已经停止数据通信时向控制模块3发送通知信号。因此，在步骤S2024，在数据采集模块1已经停止与无线传输模块2的数据传输的情况下，数据采集系统可以切换至内部供电模块4供电的模式。例如，可以通过控制模块3来控制无线传输模块2进入低功耗模式，并且相应地使用消耗电力较少的低速率传输链路来与控制模块3建立数据连接，并且最终控制模块3可以控制电源切换模块5来将数据采集模块的供电电源切换至内部供电模块4。在该情况下，在步骤S2025，数据采集模块2可以响应于控制模块3的断电通知进入关闭状态，并且也将无线传输模块2的数据链路切换到与控制模块3的数据传输链路，以降低功耗。

在由内部供电模块4对数据采集系统供电，特别是对控制模块3和处于低功率运行状态的无线传输模块2供电的情况下，在步骤S2026，控制模块3可以进一步通过无线传输模块2周期性地向外部，例如云服务器发送状态信息，例如，心跳包，在该状态信息中可以包括数据采集系统当前的状态信息，特别是可以包括内部供电模块4的电量信息。从而外部能够通过该状态信息了解数据采集设备的在线状态。

另外，针对异常状态四--数据采集模块1异常的情况：

图2d示出了根据本申请实施例的数据采集系统中数据采集模块出现故障的流程示意图。如图2d中所示，在步骤S2031，数据采集模块1可以与控制模块3通信。例如，数据采集模块1可以将当前获取到的工业设备的第一状态数据同步更新给控制模块3。在步骤S2032，控制模块3对数据采集模块1的状态数据进行检查，以确定数据采集模块1是否运行正常。在在检测到数据采集模块1的异常状态后，可以进行多次轮训查询操作，以排除通信过程中的数据干扰导致的误报问题。具体地，当控制模块3接收到标识数据采集模块1的异常状态的第四状态数据后，在确定第四状态数据的连续接收次数大于预设阈值时，在步骤S2033，控制模块3则控制链路切换模块9断开数据采集模块1与无线传输模块2之间的第二数据链路、开启控制模块3与无线传输模块2之间的第二数据链路，同时控制模块3控制电源切换模块5停止向数据采集模块1供电。在步骤S2034，控制模块3可以在由内部供电模块供电的情况下，通过与无线传输模块2之间的数据链路向外发送中断前最后一次，即最新存储的第一状态数据。并且可以同时将发生的这异常情况也一并发送给外部，从而达到了报警设备工作异常的效果。

例如，在本申请实施例中，在外部电源的正常供电状态下，数据采集系统和外部设备都处于正常运行状态。在该正常运行状态下，如上所述，控制模块3可以周期性地与数据采集模块1进行通信。例如，数据采集模块1可以通过控制模块3与数据采集模块1之间的通信总线来定期地将数据采集模块1的状态信息发送给控制模块3。因此，控制模块3可以基于收到的数据采集模块1的状态信息来确认数据采集模块1的运行状态。例如，如果数据采集模块1的状态信息指示状态异常或者控制模块3在若干个周期内持续没有收到数据采集模块1的状态信息，则控制模块3可以确认数据采集模块1处于异常状态，在该情况下，数据采集系统可以参照上述关机的流程，关闭数据采集模块1的数据传输，将无线传输模块2的运行模式改变为低功率运行并且建立无线传输模块2与控制模块3之间的低速率数据传输通道等等。

此外，根据本申请实施例，数据采集系统可以包括开关组件，用于切换控制模块3的工作模式。如上所述，控制模块3可以在数据采集模块1断电或出现异常的情况下切换到低功率模式，以利用低功率数据传输通道与无线传输模块2进行通信。然而，在一些情况下，可以额外设置开关组件来进一步根据外部情况或数据采集系统所监控的工业设备的工作状况来提前或主动切换控制模块3的工作模式。例如，开关组件可以通过检测并分析数据采集模块1所采集到的工业设备的工作状态信息来在工业设备的工作状态不稳定，从而判断可能出现问题的情况下预先启动控制模块3的低功率运行模式，以使得在数据采集模块1尚正在正常工作的同时，也运行控制模块3的低功率模式，从而避免由于数据采集模块1由于工业设备的突发状态而导致数据采集模块1与控制模块3之间的最后的数据传输的失败。在本申请实施例中，开关组件也可以具有手动模式，从而可以由操作人员根据实际需要而手动开启控制模块3的低功率模式，以同时运行数据采集模块1的正常采集模式和进行备份的低功率模式。

此外，在本申请实施例中，还可以根据数据采集模块1的工作场景或工作需要，例如数据采集模块1所要采集的工业设备的类型或者场合来确定是否以及何时启用控制模块3的低功率模式，即备份模式。例如，可以根据现场设置的各种传感器来根据传感器的检测结果自动启用控制模块3的低功率模式。例如，当传感器检测到工业设备的供电电压不稳定时，或者检测到雷电或过于潮湿的环境时，可以自动启用控制模块3的低功率模式，以对数据采集模块1采集的工业设备的状态数据进行同步备份。此外，也可以根据工业设备当前的任务内容，例如当作为数据采集对象的工业设备当前进行的任务是非常重要的任务时，或者当前进行的任务需要比较频繁的备份时，可以按照任务的要求或以预定频率，即周期来启用控制模块3的备份模式。

此外，由于数据采集模块往往设置在工厂的车间等环境中，其容易受到环境的各种影响，例如各种噪声，粉尘等异物或者甚至来自于各种外部设备的电磁干扰，因此，控制模块3可以设置为在检测到数据采集模块1处于异常状态时，进一步对数据采集模块1进行多次的通信，例如轮询查询，以便于准确地确认数据采集模块1的运行状态，去除外界环境的干扰。

在最终确认了数据采集模块1的异常状态之后，除了执行上述关机操作之外，控制模块3可以进一步将指示数据采集模块1的异常状态的异常信息保存在控制模块3内部，例如可以保存在内部的寄存器或者内部的闪存(Flash)等，从而能够在无线传输模块2与控制模块3建立了低速率数据传输信道之后，将该异常信息通过无线传输模块向外传输，以发出报警信号。

进一步地，在本申请实施例中，控制模块3可以通过I2C总线轮询电源切换模块5，以读取内部供电模块4的电量，并向数据接收方传输电量信息数据，告知系统有掉线风险。具体地，控制模块3可以定时从电源切换模块5中的用于记录内部供电模块4的电量的第二寄存器中读取电量信息数据，并通过无线传输模块2传输该电量信息数据。

本申请实施例提供的数据采集系统，数据采集模块在正常供电的情况下通过无线传输模块传输采集到的工业设备的状态数据，并且在数据采集模块处于异常状态时通过额外设置的控制模块来将数据采集模块采集到且未传输的工业设备的状态数据通过无线传输模块传输到数据接收方，从而解决现有技术中数据采集模块断电后无法传输状态数据的问题。

实施例二

图3为本申请提供的数据采集方法一个实施例的流程图，该方法可以应用于包括数据采集模块和无线传输模块的数据采集系统，并且执行主体可以为具有数据采集功能的设备，例如智能数字工业设备等，也可以为集成在该设备上的装置或芯片，例如工业采集网关等等。如图3所示，该数据采集方法包括如下步骤：

S301，接收数据采集模块采集到的工业设备的第一状态数据。

在本申请实施例中，当外部电源正常供电时，可以由数据采集模块获取生产设备的状态，即，第一状态数据，然后通过无线传输模块将数据传输至数据接收方。

S302，获取数据采集模块的第二状态数据。

在数据采集模块获取第一状态数据并发送给外部的过程中，本申请实施例的数据采集方法可以获取数据采集模块1的状态数据，即标识数据采集模块的状态的第二状态数据。在本申请实施例中，数据采集模块可以处于由外部电源供电的状态，在该状态下，数据采集模块和无线传输模块处于正常运行状态，即，均由外部电源供电，并且数据采集模块采集到工业设备的状态数据之后通过与无线传输模块之间的数据传输通道传输到外部。在这样的状态下，数据采集模块也可能由于各种原因，例如断电或故障而处于异常状态。

S303，根据第二状态数据，在数据采集模块处于异常状态时，通过无线传输模块传输数据采集模块采集到且未传输的第一状态数据。

在本申请实施例中，在数据采集模块处于正常运行状态下，数据采集模块将采集到的工业设备的状态数据通过无线传输模块发送到外部。但是在异常状态下，例如，在断电状态下，由于数据采集模块失去了供电，因此无法将采集的状态数据传输到外部。这也造成了现有技术中诸如云端服务器的外部设备无法知晓数据采集系统的确切状态的问题。因此，在本申请实施例中，当数据采集模块的状态处于断电或异常状态时，可以通过无线传输模块来将至少一部分采集到的状态数据传输到外部，例如云端服务器，从而使得外部能够通过这样发出的至少一部分状态数据了解到数据采集系统的状态。

因此，本申请实施例提供的数据采集方法，数据采集模块在正常供电的情况下通过无线传输模块传输采集到的工业设备的状态数据，并且在数据采集模块处于异常状态时通过额外设置的控制模块来将数据采集模块采集到且未传输的工业设备的状态数据通过无线传输模块传输到数据接收方，从而解决现有技术中数据采集模块断电后无法传输状态数据的问题。

实施例三

图4为本申请提供的数据采集方法另一个实施例的流程图。如图4所示，在上述图3所示实施例的基础上，本实施例提供的数据采集方法可以包括以下步骤：

S401，接收数据采集模块采集到的工业设备的第一状态数据。

在本申请实施例中，数据采集系统可以具有外部电源和内部供电模块，因此，当外部电源正常供电时，可以由数据采集模块获取生产设备的状态，即，第一状态数据，然后通过无线传输模块将数据传输至数据接收方。

S402，监控数据采集模块和无线传输模块的电源的状态。

S403，当外部电源启用时，使用外部电源为将数据采集模块和无线传输模块供电。

在本申请实施例中，在外部电源的正常供电状态下，数据采集系统和外部设备都处于正常运行状态。在该正常运行状态下，可以对电源的状态进行监控，例如，可以周期性地获取外部电源的供电状态的记录信息。例如，可以周期性地获取供电状态的记录信息。当基于获取的供电状态的记录信息确认外部电源已经启用时，可以将电源切换为外部电源以对数据采集系统供电，例如对数据采集模块和无线传输模块供电。在该情况下，可以进一步包括：

S407，控制无线传输模块通过第一数据链路传输第一数据并且通过第二数据链路传输第二数据。

例如，在由外部电源供电时，可以进一步控制无线传输模块通过具有第一传输速率的第一数据链路传输第一数据并且通过具有第二传输速率的第二数据链路传输第二数据。在本申请实施例，第一传输速率高于所述第二传输速率。因此，在本申请实施例中，可以通过这两种不同的传输速率的数据链路来使得无线传输模块以不同功率的运行模式运行。例如，无线传输模块可以在第一运行模式下，通过具有第一传输速率的第一数据链路(例如，USB2.0、USB3.0、PCIe等)和具有第二传输速率的第二数据链路(例如，UART等)与数据采集模块通信，并且在第二运行模式下，无线传输模块通过第二数据链路来传输部分第一状态数据和/或异常信息。

S404，当外部电源停用时，停止为数据采集模块供电，并将无线传输模块的电源切换为内部供电模块。

在本申请实施例中，当确认外部电源已经断开或停用时，可以将电源切换为内部供电模块来进行供电。通过由内部供电模块继续供电，可以将部分第一状态数据通过无线传输模块继续传输。在该状态下，可以进一步包括：

S408，控制无线传输模块通过第二数据链路传输标识数据采集模块的断电状态的第二状态数据和最新存储的第一状态数据。

在断电状态下，可以停止数据采集模块与无线传输模块的数据通信，并且在确认已经停止数据通信时，切换至内部供电模块供电的模式。例如，可以控制无线传输模块进入低功耗模式，并且相应地使用消耗电力较少的低速率传输链路来建立数据连接。

此外，在断电状态下，还可以包括下述处理：

S405，生成控制信号。

S406，将控制信号发送给内部供电模块。

在本申请实施例中，当在确认外部电源停用的情况下将供电电源切换到内部供电模块时，可以进一步生成控制信号，该控制信号可以例如控制内部供电模块的电源灯处于闪烁状态，从而内部供电模块可以根据该控制信号来使其电源灯闪烁，以便于提醒工作人员。

此外，在断电状态下，还可以获取标识数据采集系统的异常开机状态的第三状态数据。在内部供电模块供电时，当识别到第一状态数据包含标识数据采集系统的异常开机状态的第三状态数据时，可以获取并存储该第三状态数据，并在数据采集系统正常开机后，将该第三状态数据同步至数据采集模块，使得数据采集模块通过无线传输模块传输该第三状态数据，以向数据接收方报备之前的异常开机状况。

例如，数据采集系统被在没有外部供电的情况下启动，例如，被按下启动按钮或者被网络唤醒的情况下，可以获取到标识系统的异常开机的状态数据并且因此在该情况下会检测到虽然数据采集系统被启动但是并无外部电源供电，因此在本申请实施例中，可以将其确认为异常开机的情况。在该情况下，可以通过诸如锂电池的内部供电模块来进行供电，从而使得数据采集系统在内部供电模块的电力供应下完成低功率的启动，并且存储该异常启动信息。

因此，当外部电源启用时，可以控制数据采集模块通过所述无线传输模块传输第三状态数据。

S409，获取标识数据采集模块的状态的第二状态数据。

在数据采集模块获取第一状态数据并发送给外部的过程中，本申请实施例的数据采集方法可以获取数据采集模块的状态数据，即标识数据采集模块的状态的第二状态数据。在本申请实施例中，数据采集模块可以处于由外部电源供电的状态，在该状态下，数据采集模块和无线传输模块处于正常运行状态，即，均由外部电源供电，并且数据采集模块采集到工业设备的状态数据之后通过与无线传输模块之间的数据传输通道传输到外部。

S410，根据第二状态数据，通过无线传输模块发送部分第一状态数据。

进一步地，在本申请实施例中，本申请的数据采集方法可以进一步包括：

S411，获取内部供电模块的电量信息数据。

S412，将电量信息数据通过无线传输模块向外传输。

因此，在本申请实施例中，可以获取标识内部供电模块的电量的电量信息数据，并向数据接收方传输电量信息数据，告知系统有掉线风险。

在本申请实施例中，在数据采集模块处于正常运行状态下，数据采集模块将采集到的工业设备的状态数据通过无线传输模块发送到外部。但是在异常状态下，例如，在断电状态下，由于数据采集模块失去了供电，因此无法将采集的状态数据传输到外部。这也造成了现有技术中诸如云端服务器的外部设备无法知晓数据采集系统的确切状态的问题。

因此，在本申请实施例中，当数据采集模块的状态处于断电或异常状态时，可以通过无线传输模块来将至少一部分采集到的状态数据传输到外部，例如云端服务器，从而使得外部能够通过这样发出的至少一部分状态数据了解到数据采集系统的状态。

实施例四

图5为本申请提供的数据采集装置实施例的结构示意图，可以用于执行如上述图3及图4所示的方法步骤。如图5所示，本申请实施例提供的数据采集装置包括：接收单元51、获取单元52和处理单元53。

接收单元51可以用于接收数据采集模块采集到的工业设备的第一状态数据。

在本申请实施例中，当外部电源正常供电时，可以由接收单元51来接收数据采集模块获取的生产设备的状态，即，第一状态数据。

获取单元52可以用于获取数据采集模块的第二状态数据。

在数据采集模块获取第一状态数据并发送给外部的过程中，本申请实施例的数据采集装置可以利用获取单元52获取数据采集模块1的状态数据，即标识数据采集模块的状态的第二状态数据。在本申请实施例中，数据采集模块可以处于由外部电源供电的状态，在该状态下，数据采集模块和无线传输模块处于正常运行状态，即，均由外部电源供电，并且数据采集模块采集到工业设备的状态数据之后通过与无线传输模块之间的数据传输通道传输到外部。在这样的状态下，数据采集模块也可能由于各种原因，例如断电或故障而处于异常状态。

处理单元53可以用于根据第二状态数据，在数据采集模块处于异常状态时，通过无线传输模块传输数据采集模块采集到且未传输的第一状态数据。

在本申请实施例中，在数据采集模块处于正常运行状态下，数据采集模块将采集到的工业设备的状态数据通过无线传输模块发送到外部。但是在异常状态下，例如，在断电状态下，由于数据采集模块失去了供电，因此无法将采集的状态数据传输到外部。这也造成了现有技术中诸如云端服务器的外部设备无法知晓数据采集系统的确切状态的问题。因此，在本申请实施例中，当根据获取单元52获取的数据采集模块的状态判断出数据采集模块处于断电或异常状态时，处理模块53可以通过无线传输模块来将接收模块51接收到的数据采集模块未传输的第一状态数据传输到外部，例如云端服务器，从而使得外部能够通过这样发出的至少一部分状态数据了解到数据采集系统的状态。

因此，本申请实施例提供的数据采集装置，数据采集模块在正常供电的情况下通过无线传输模块传输采集到的工业设备的状态数据，并且在数据采集模块处于异常状态时将数据采集模块采集到且未传输的工业设备的状态数据通过无线传输模块传输到数据接收方，从而解决现有技术中数据采集模块断电后无法传输状态数据的问题。

实施例五

以上描述了数据采集装置的内部功能和结构，该装置可实现为一种电子设备。图6本申请提供的电子设备实施例的结构示意图。如图6所示，该电子设备包括存储器61和处理器62。

存储器61，用于存储程序。除上述程序之外，存储器61还可被配置为存储其它各种数据以支持在电子设备上的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。

存储器61可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

处理器62，不仅仅局限于中央处理器(CPU)，还可能为图形处理器(GPU)、现场可编辑门阵列(FPGA)、嵌入式神经网络处理器(NPU)或人工智能(AI)芯片等处理芯片。处理器62，与存储器61耦合，执行存储器61所存储的程序，以用于执行上述实施例中的数据采集方法。

进一步，如图6所示，电子设备还可以包括：通信组件63、电源组件64、音频组件65、显示器66等其它组件。图6中仅示意性给出部分组件，并不意味着电子设备只包括图6所示组件。

通信组件63被配置为便于电子设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G，3G，4G或5G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件63经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件63还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

电源组件64，为电子设备的各种组件提供电力。电源组件64可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备生成、管理和分配电力相关联的组件。

音频组件65被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件65包括一个麦克风(MIC)，当电子设备处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器61或经由通信组件63发送。在一些实施例中，音频组件65还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

显示器66包括屏幕，其屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述方法实施例二至三的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (23)

1.一种数据采集系统，其特征在于，包括：具有第一耗电功率的数据采集模块、无线传输模块以及具有第二耗电功率的控制模块，其中，所述第二耗电功率低于所述第一耗电功率，并且，

所述数据采集模块用于，采集工业设备的第一状态数据，并通过所述无线传输模块传输所述第一状态数据；

所述控制模块用于，在所述数据采集模块处于异常状态时，通过所述无线传输模块传输所述数据采集模块采集到且未传输的第一状态数据。

2.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述数据采集模块由外部电源供电，所述数据采集系统还包括：

电源切换模块，用于监控所述外部电源与内部供电模块，在所述外部电源停止供电时，控制所述内部供电模块向所述控制模块供电。

3.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述系统还包括：

电源切换模块，用于在外部电源供电时，控制所述外部电源向内部供电模块充电，其中，所述内部供电模块用于向所述控制模块供电。

4.根据权利要求2所述的数据采集系统，其特征在于，所述电源切换模块还用于，在所述内部供电模块供电时，生成控制信号，以控制所述内部供电模块的电源灯闪烁。

5.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的数据采集系统，其特征在于，在所述电源切换模块与所述数据采集模块之间设置有用于控制所述数据采集模块的供电开关的第一开关单元，在所述电源切换模块与所述控制模块之间设置有用于控制所述控制模块的供电开关的第二开关单元，在所述电源切换模块与所述无线传输模块之间设置有用于控制所述无线传输模块的供电开关的第三开关单元，

所述电源切换模块具体用于，在所述外部电源供电时，控制所述第一开关单元向所述数据采集模块开启供电，控制所述第二开关单元向所述控制模块开启供电，以及控制所述第三开关单元向所述无线传输模块开启供电；在所述内部供电模块供电时，控制所述第一开关单元向所述数据采集模块关闭供电。

6.根据权利要求2所述的数据采集系统，其特征在于，

所述控制模块还用于，在所述外部电源供电时，控制所述无线传输模块开启第一运行模式；在所述内部供电模块供电时，控制所述无线传输模块开启第二运行模式，其中，所述无线传输模块在所述第一运行模式下的耗电功率低于在所述第二运行模式下的耗电功率；

所述无线传输模块具体用于，在所述第一运行模式下，通过第一数据链路和第二数据链路与所述数据采集模块通信，其中，所述第一数据链路具有第一传输速率，所述第二数据链路具有第二传输速率；在所述第二运行模式下，通过所述第二数据链路与所述控制模块通信，其中，所述第一传输速率高于所述第二传输速率。

7.根据权利要求6所述的数据采集系统，其特征在于，所述系统还包括：

链路切换模块，用于在所述外部电源供电时，控制所述无线传输模块通过所述第二数据链路与所述数据采集模块通信；在所述内部供电模块供电时，控制所述无线传输模块通过所述第二数据链路所述控制模块与通信。

8.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的数据采集系统，其特征在于，

所述控制模块具体用于，同步存储所述数据采集模块采集到的所述第一状态数据，在获取到标识所述数据采集模块的断电状态的第二状态数据时，通过所述无线控制模块传输所述第二状态数据以及最新存储的所述第一状态数据。

9.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的数据采集系统，其特征在于，所述第一状态数据包含标识所述工业设备的异常开机状态的第三状态数据，

所述控制模块还用于，在所述内部供电模块供电时，获取并存储所述第三状态数据，并在所述工业设备正常开机后，将所述第三状态数据同步至所述数据采集模块，并通过所述无线传输模块传输所述第三状态数据。

10.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的数据采集系统，其特征在于，

所述控制模块还用于，读取所述电源切换模块中的用于记录所述外部电源的供电状态的第一寄存器，当从所述第一寄存器中获取到断电信号时，向所述数据采集模块发送断电通知指令，以使所述数据采集模块断开与所述无线传输模块之间的数据链路；并控制所述电源切换模块停止向所述数据采集模块供电。

11.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的数据采集系统，其特征在于，

所述控制模块还用于，定时从所述电源切换模块中的第二寄存器中读取所述内部供电模块的电量信息数据，并通过所述无线传输模块传输所述电量信息数据。

12.根据权利要求7所述的数据采集系统，其特征在于，

所述控制模块还用于，接收标识所述数据采集模块的异常状态的第四状态数据，在所述第四状态数据的连续接收次数大于预设阈值时，控制所述链路切换模块断开所述数据采集模块与所述无线传输模块之间的所述第二数据链路；控制所述链路切换模块开启所述控制模块与所述无线传输模块之间的所述第二数据链路，并控制所述电源切换模块停止向所述数据采集模块供电。

13.一种数据采集方法，其特征在于，包括：

接收数据采集模块采集到的工业设备的第一状态数据；

获取所述数据采集模块的第二状态数据；

根据所述第二状态数据，在所述数据采集模块处于异常状态时，通过无线传输模块传输所述数据采集模块采集到且未传输的第一状态数据。

14.根据权利要求13所述的数据采集方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

监控所述数据采集模块和所述无线传输模块的电源的状态；

当外部电源启用时，使用所述外部电源为所述数据采集模块和所述无线传输模块供电；以及

当所述外部电源停用时，停止为所述数据采集模块供电，并将所述无线传输模块的电源切换为内部供电模块。

15.根据权利要求14所述的数据采集方法，其特征在于，所述当所述外部电源停用时，停止为所述数据采集模块供电，并将所述无线传输模块的电源切换为内部供电模块，包括：

生成控制信号，所述控制信号用于控制所述内部供电模块的电源灯处于闪烁状态；以及

将所述控制信号发送给所述内部供电模块。

16.根据权利要求14所述的数据采集方法，其特征在于，

所述当外部电源启用时，使用所述外部电源为所述数据采集模块和所述无线传输模块供电，包括：

控制所述无线传输模块通过第一数据链路传输第一数据并且通过第二数据链路传输第二数据，其中，所述第一数据链路具有第一传输速率，所述第二数据链路具有第二传输速率，所述第一传输速率高于所述第二传输速率；

所述当所述外部电源停用时，停止为所述数据采集模块供电，并将所述无线传输模块的电源切换为内部供电模块，包括：

控制所述无线传输模块通过所述第二数据链路传输标识所述数据采集模块的断电状态的第二状态数据和最新存储的第一状态数据。

17.根据权利要求14所述的数据采集方法，其特征在于，

所述当所述外部电源停用时，停止为所述数据采集模块供电，并将所述无线传输模块的电源切换为内部供电模块，包括：

获取标识所述工业设备的异常开机状态的第三状态数据；

所述当外部电源启用时，使用所述外部电源为所述数据采集模块和所述无线传输模块供电，包括：

控制所述数据采集模块通过所述无线传输模块传输所述第三状态数据。

18.根据权利要求14所述的数据采集方法，其特征在于，所述监控所述数据采集模块和所述无线传输模块的电源的状态，包括：

接收指示停用所述外部电源的断电通知指令；

控制所述数据采集模块停止与所述无线传输模块之间的数据传输。

19.根据权利要求14所述的数据采集方法，其特征在于，所述监控所述数据采集模块和所述无线传输模块的电源的状态，包括：

获取所述内部供电模块的电量信息数据；以及

将所述电量信息数据通过所述无线传输模块向外传输。

20.根据权利要求13所述的数据采集方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

接收标识所述数据采集模块的异常状态的第四状态数据；

当所述第四状态数据的连续接收次数大于预设阈值时，控制所述数据采集模块停止与所述无线传输模块之间的数据传输。

21.一种数据采集装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收数据采集模块采集到的工业设备的第一状态数据；

获取单元，用于获取所述数据采集模块的第二状态数据；

处理单元，用于根据所述第二状态数据，在所述数据采集模块处于异常状态时，通过无线传输模块传输所述数据采集模块采集到且未传输的第一状态数据。

22.一种电子设备，其中，包括：

存储器，用于存储程序；

处理器，用于运行所述存储器中存储的所述程序，所述程序运行时执行如权利要求13至20中任一所述的数据处理方法。

23.一种计算机可读存储介质，其上存储有可被处理器执行的计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如权利要求13至20中任一所述的数据处理方法。

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