CN113411164B - 一种大数据传输方法及相关装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种大数据传输方法及相关装置，该方法包括：各个传感器轮流周期性休眠和唤醒；传感器唤醒后，采集数据并主动上报SP数据帧给工控机；如果需要读取波形数据，当工控机收到需要读取波形数据的传感器的SP数据帧时，立即下发AR‑B命令帧，AR‑B命令帧包含唯一波形读取序列号和波形数据帧长，波形数据帧长可以任意固定；传感器收到AR‑B命令帧后，立即进入数据采集模式，并回复携带唯一波形读取序列号与总帧数的ACK‑A指令帧。通过在AR‑B命令帧包含唯一波形读取序列号和波形数据帧长，并在ACK‑A指令帧中携带唯一波形读取序列号与总帧数，能够确保读取的波形数据可靠有效，并且读取帧长能够自定义设置，高效灵活。

Description

一种大数据传输方法及相关装置
技术领域
本发明涉及电机无线传感监测技术，尤其涉及一种大数据传输方法及相关装置。
背景技术
为了电机的安全、稳定及长周期运行，更加科学地进行设备检修及维护，以达到提高设备可利用率、降低检修成本、提高运营效率的目标，可对电机加装远程无线监测系统。
在电机无线监测系统中，一个户外工业基站对应的短距离无线局域网中无线状态监测传感器的数量从几个到几十个不等。当数据量不是很大的时候，一个户外工业基站接收几十个无线状态监测传感器上传的数据时，还不是很容易撞包，能够通过时间管理的方式让几十个无线状态监测传感器正常上传特征值；但当需要传输振动、磁场、声音的原始波形数据时，数据量会非常大，现有方式难以保证原始波形数据快速、准确、有效地传输，此外，现有数据传输方法读取帧长无法调整，难以读取目标字节的数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大数据传输方法及相关装置，通过在交互数据帧中携带唯一波形读取序列号和波形数据帧长，来保证读取的波形数据可靠有效，并能够自定义读取帧长。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
根据本发明的第一方面，提供了一种大数据传输方法，包括以下步骤：各个传感器轮流周期性休眠和唤醒；传感器唤醒后，采集数据并主动上报SP数据帧给工控机；如果需要读取波形数据，当工控机收到需要读取波形数据的传感器的SP数据帧时，立即下发AR-B命令帧，所述AR-B命令帧包含唯一波形读取序列号和波形数据帧长，所述波形数据帧长可以任意固定；传感器收到AR-B命令帧后，立即进入数据采集模式，并回复携带唯一波形读取序列号与总帧数的ACK-A指令帧。
在一实施例中，该大数据传输方法还包括以下步骤：工控机收到传感器的ACK-A指令帧后，对比ACK-A指令帧中携带的唯一波形读取序列号是否为最新值；如果是最新值，则进入数据接收状态，开启波形数据超时计时WOT秒；如果不是最新值，则重新生成唯一读取序列，并下发AR-B命令帧；如果此时传感器处于采集状态，在收到新的AR-B命令帧后，会丢弃已经采集的全部数据，回复ACK-A指令帧后重新进入数据采集状态。
在一实施例中，该大数据传输方法还包括以下步骤：传感器数据采集完毕后，按照AR-B命令帧中指定的帧长，进行数据分包处理，并按照帧号序列依次发送WP数据帧；其中，WP数据帧包含唯一波形读取序列号、总帧数和当前帧号。
在一实施例中，该大数据传输方法还包括以下步骤：传感器将全部WP数据帧发送完成后，发送ACK-B数据帧，告知工控机此次波形数据发送完毕，并进入等待OT超时状态。
在一实施例中，该大数据传输方法还包括以下步骤：工控机收到ACK-B数据帧或等待WOT超时，将收到的数据帧号与全部帧号进行对比，判断是否有数据帧丢失；如果有数据帧丢失，则下发重读数据帧AR-C命令帧，AR-C命令帧包含唯一波形读取序列号、重读帧数和丢失帧号；传感器收到AR-C命令帧后，解析出将要重读帧数和帧号，并依次上传WP数据帧；如果没有数据帧丢失，则工控机下发AR-D命令帧，表示此次读取波形完毕。
在一实施例中，该大数据传输方法还包括以下步骤：传感器收到AR-D命令帧或等待OT超时后，将认为此次传输波形数据完成，按照之前设定的休眠时间进入休眠状态。
在一实施例中，该大数据传输方法还包括以下步骤：如果不需要读取波形或大数据，工控机在接收到SP数据帧后等待FT秒；如果FT秒内，工控机收到其他n条SP数据帧，则下发AR-A命令帧，将相应传感器休眠时间改为ST+OT＊n，其中ST为传感器原休眠时间，OT为传感器超时时间；传感器收到AR-A命令帧后，将休眠时间改为AR-A命令帧中携带的休眠时间，立即进入休眠状态。
根据本发明的第二方面，提供了一种电机无线传感器，被配置为：周期性休眠和唤醒；唤醒后，采集数据并主动上报SP数据帧给工控机；如果需要读取波形数据，当工控机收到需要读取波形数据的传感器的SP数据帧时，会立即下发AR-B命令帧，所述AR-B命令帧包含唯一波形读取序列号和波形数据帧长；收到AR-B命令帧后，立即进入数据采集模式，并回复携带唯一波形读取序列号与总帧数的ACK-A指令帧；
还被配置为：收到AR-C命令帧后，解析出将要重读帧数和帧号，并依次上传WP数据帧。
根据本发明的第三方面，提供了一种工控机，被配置为：如果需要读取波形数据，当工控机收到需要读取波形数据的传感器的SP数据帧时，立即下发AR-B命令帧，所述AR-B命令帧包含唯一波形读取序列号和波形数据帧长，使得传感器收到AR-B命令帧后，立即进入数据采集模式，并回复携带唯一波形读取序列号与总帧数的ACK-A指令帧；
还被配置为：收到ACK-B数据帧或等待WOT超时，将收到的数据帧号与全部帧号进行对比，判断是否有数据帧丢失；
如果有数据帧丢失，则下发重读数据帧AR-C命令帧，AR-C命令帧包含唯一波形读取序列、重读帧数和丢失帧号；
根据本发明的第四方面，提供了一种电机无线传感监测系统，包括电机无线传感器和工控机，被配置为：各个传感器轮流周期性休眠和唤醒；传感器唤醒后，采集数据并主动上报SP数据帧给工控机；如果需要读取波形数据，当工控机收到需要读取波形数据的传感器的SP数据帧时，立即下发AR-B命令帧，所述AR-B命令帧包含唯一波形读取序列号和波形数据帧长；传感器收到AR-B命令帧后，立即进入数据采集模式，并回复携带唯一波形读取序列号与总帧数的ACK-A指令帧；
还被配置为：工控机收到ACK-B数据帧或等待WOT超时，将收到的数据帧号与全部帧号进行对比，判断是否有数据帧丢失；如果有数据帧丢失，则下发重读数据帧AR-C命令帧，AR-C命令帧包含唯一波形读取序列、重读帧数和丢失帧号；传感器收到AR-C命令帧后，解析出将要重读帧数和帧号，并依次上传WP数据帧；如果没有数据帧丢失，则工控机下发AR-D命令帧，表示此次读取波形完毕。
本发明实施例的有益效果是：通过在AR-B命令帧包含唯一波形读取序列号和波形数据帧长，并在ACK-A指令帧中携带唯一波形读取序列号与总帧数，确保读取的波形数据可靠有效，并且读取帧长能够根据需要自定义设置，高效灵活。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1是本申请实施例的方法流程图(第一部分)；
图2是本申请实施例的方法流程图(第二部分)；
图3是本申请实施例的方法流程图(第三部分)；
图4是本申请实施例的系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
如图1～图3所示，本公开实施例提供了一种大数据传输方法，设一片区域中有N台传感器，编号为N1，N2、N3...Nn。N台传感器以ST秒为周期间隙性休眠。唤醒后，传感器将会采集数据并主动上报SP数据帧。然后等待OT秒接收工控机下发命令。如传感器在OT秒后仍未收到工控机任何数据，则重发SP数据帧，最大重发4次(且每次都会复位OT超时时间)，如仍未收到任何指令则进入休眠，以减少待机功耗与撞包几率。其中，OT为传感器超时时间，且≥3＊FT。FT为该局域网无线信号的最大空中飞行时间，对于LoRa等速率慢的无线信号FT的值是必要的。对于Wifi等速率较快的FT可以为固定值，如2s。
如不读取波形或大数据，工控机接收到SP数据帧后等待FT秒，如FT时间内，工控机收到其他n条SP数据帧，则下发AR-A命令帧，将相应的传感器的休眠时间依次更改为ST+OT＊n，n取值为0，1，2、3...以减少撞包概率。传感器收到AR-A命令帧后，将休眠时间修改为AR-A命令帧中携带的休眠时间，并立即进入休眠状态。其中，AR-A命令帧包含2个字节的帧头、4个字节的传感器UID、1个字节的命令类型、2个字节休眠时间，2个字节的ModbusCRC校验、1个字节的帧尾。
如读取波形或大数据，当工控机收到指定传感器(需要读取波形数据的传感器)的SP数据帧时，则应立即下发AR-B命令帧，此数据帧为预读波形数据帧。传感器收到AR-B命令帧后，将立即进入数据采集模式，并回复携带唯一波形读取序列号与总帧数的ACK-A指令帧。其中，AR-B命令帧包含2个字节的帧头、4个字节的传感器UID、1个字节的命令类型、一个字节的唯一波形读取序列号，波形数据帧长(帧长数据量不应该超过该无线传输方式的所以求的最大长度)，2个字节的ModbusCRC校验、1个字节的帧尾。其中，波形数据帧长可以任意固定，也就是说可以单独索引查询传感器数据中任意单一字节。
工控机收到指定传感器ACK-A指令帧后，将对比ACK-A指令帧中所携带的唯一波形读取序列号是否为最新的值。如果为最新的读取序列值，则工控机进入数据接收状态，并开启波形数据超时计时WOT秒。WOT为等待读取波形数据超时时间，此数值应该按照无线传输方式速度快慢自由设定。当收到任意波形数据后，应复位该超时计数。如果不是最新读取序列值，则工控机重新随机生成唯一波形读取序列号，并下发AR-B命令帧。如果此时传感器处于采集状态，又重新收到新的AR-B命令帧(包含新的唯一波形读取序列号)则会丢弃已经采集的全部数据，回复ACK-A指令帧后重新进入数据采集状态。其中，ACK-A命令帧包含2个字节的帧头、4个字节的传感器UID、1个字节的命令类型、一个字节唯一波形读取序列号，2个字节的总帧数，2个字节的ModbusCRC校验、1个字节的帧尾。
传感器数据采集完毕后，将按照AR-B中指定的帧长，进行数据分包处理，并按照帧号序列依次进行数据发送WP数据帧。WP数据帧包含2个字节的帧头、4个字节的传感器UID、1个字节的命令类型、一个字节唯一波形读取序列号，2个字节的总帧数，2个字节的当前帧号，2个字节的ModbusCRC校验、1个字节的帧尾。
传感器将全部数据帧数发送完成后，会立即发送ACK-B数据帧，来告知工控机此次波形数据发送完毕，并进入等待OT超时状态。
工控机收到ACK-B数据帧或者等待WOT超时后，将所收到数据帧号与全部帧号进行对比，判断是否有数据帧丢失。如果数据帧有丢失，则应该下发重读数据AR-C命令帧。AR-C命令帧包含2个字节的帧头、4个字节的传感器UID、1个字节的命令类型、一个字节唯一波形读取序列号，2个字节的要求重读帧数，n＊2个字节的丢失帧号，2个字节的ModbusCRC校验、1个字节的帧尾。
传感器收到AR-C命令帧后，将解析出将要重读帧数n，以及相应的帧号，并依次上传WP数据帧。如果数据帧没有丢失，工控机应该下发AR-D命令帧，表示此次读取波形完毕。
传感器收到AR-D数据帧或等待OT超时后将认为此次传输波形数据完成，按照之前设定休眠时间进入休眠状态。
上述方法通过各个传感器轮流间歇性休眠减少了交互的次数，通过询问唯一波形读取序列号确保读取波形有效可靠，通过工控机来规定帧长的字节数，从而可以读取到原始数据中任意一个字节的数据，做到高效灵活。
与上述方法相对应的，本公开实施例还提供了相应的装置。装置用于执行上述方法，因此可以互相参照，相同内容将不再赘述。
本公开实施例还提供了一种电机无线传感监测系统400，如图4所示，包括处于同一短距离无线局域网中的若干个传感器401和至少一个工控机402，各个传感器401轮流周期性休眠和唤醒，唤醒后，传感器401采集数据并主动上报SP数据帧给工控机402，当需要读取波形数据时，工控机402采用上述大数据传输方法与对应的传感器401进行数据交互。
因此，容易理解地，本公开实施例还提供了一种工控机和一种电机无线传感器，用于执行上述方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
以上所述仅为本申请的较佳实例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种大数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
各个传感器轮流周期性休眠和唤醒；
传感器唤醒后，采集数据并主动上报SP数据帧给工控机；
如果需要读取波形数据，当工控机收到需要读取波形数据的传感器的SP数据帧时，立即下发AR-B命令帧，所述AR-B命令帧包含唯一波形读取序列号和波形数据帧长，所述波形数据帧长可以任意固定；
传感器收到AR-B命令帧后，立即进入数据采集模式，并回复携带唯一波形读取序列号与总帧数的ACK-A指令帧。
2.根据权利要求1所述的大数据传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：工控机收到传感器的ACK-A指令帧后，对比ACK-A指令帧中携带的唯一波形读取序列号是否为最新值；
如果是最新值，则进入数据接收状态，开启波形数据超时计时WOT秒；
如果不是最新值，则重新生成唯一读取序列，并下发AR-B命令帧；
如果此时传感器处于采集状态，在收到新的AR-B命令帧后，会丢弃已经采集的全部数据，回复ACK-A指令帧后重新进入数据采集状态。
3.根据权利要求2所述的大数据传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：传感器数据采集完毕后，按照AR-B命令帧中指定的帧长，进行数据分包处理，并按照帧号序列依次发送WP数据帧；
其中，WP数据帧包含唯一波形读取序列号、总帧数和当前帧号。
4.根据权利要求3所述的大数据传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：传感器将全部WP数据帧发送完成后，发送ACK-B数据帧，告知工控机此次波形数据发送完毕，并进入等待OT超时状态。
5.根据权利要求4所述的大数据传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：工控机收到ACK-B数据帧或等待WOT超时，将收到的数据帧号与全部帧号进行对比，判断是否有数据帧丢失；
如果有数据帧丢失，则下发重读数据帧AR-C命令帧，AR-C命令帧包含唯一波形读取序列号、重读帧数和丢失帧号；
传感器收到AR-C命令帧后，解析出将要重读帧数和帧号，并依次上传WP数据帧；
如果没有数据帧丢失，则工控机下发AR-D命令帧，表示此次读取波形完毕。
6.根据权利要求5所述的大数据传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：传感器收到AR-D命令帧或等待OT超时后，将认为此次传输波形数据完成，按照之前设定的休眠时间进入休眠状态。
7.根据权利要求6所述的大数据传输方法，其特征在于，还包括以下步骤：如果不需要读取波形或大数据，工控机在接收到SP数据帧后等待FT秒；如果FT秒内，工控机收到其他n条SP数据帧，则下发AR-A命令帧，将相应传感器休眠时间改为ST+OT＊n，其中ST为传感器原休眠时间，OT为传感器超时时间；
传感器收到AR-A命令帧后，将休眠时间改为AR-A命令帧中携带的休眠时间，立即进入休眠状态。
8.一种电机无线传感监测系统，包括电机无线传感器和工控机，其特征在于，被配置为：
各个传感器轮流周期性休眠和唤醒；
传感器唤醒后，采集数据并主动上报SP数据帧给工控机；如果需要读取波形数据，当工控机收到需要读取波形数据的传感器的SP数据帧时，立即下发AR-B命令帧，所述AR-B命令帧包含唯一波形读取序列号和波形数据帧长，所述波形数据帧长可以任意固定；
传感器收到AR-B命令帧后，立即进入数据采集模式，并回复携带唯一波形读取序列号与总帧数的ACK-A指令帧；
还被配置为：
工控机收到ACK-B数据帧或等待WOT超时，将收到的数据帧号与全部帧号进行对比，判断是否有数据帧丢失；
如果有数据帧丢失，则下发重读数据帧AR-C命令帧，AR-C命令帧包含唯一波形读取序列、重读帧数和丢失帧号；
传感器收到AR-C命令帧后，解析出将要重读帧数和帧号，并依次上传WP数据帧；
如果没有数据帧丢失，则工控机下发AR-D命令帧，表示此次读取波形完毕。
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