CN114584245B - 一种用于中医药的多设备同步方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于多设备系统领域，公开了一种用于中医药的多设备同步方法，首先，设置参考时钟信号源和同步处理器，分别用于生成和接收接收参考时钟信号；然后，将同步处理器与多个待同步设备信号连接，当待同步设备开始工作时，待同步设备向同步处理器发出工序请求信号和设备信息信号；接着，同步处理器根据参考时钟信号和工序请求信号形成同步时间标签，并根据同步时间标签与设备信息信号形成设备同步数据，将设备同步数据向预定数据终端传送；最后，预定数据终端根据设备同步数据对多个待同步设备进行同步。本发明还公开了一种用于中医药的多设备系统，与上述方法配合使用能够在不借助卫星授时的场景中精准地实现多个待同步设备的同步。

Description

一种用于中医药的多设备同步方法及系统

技术领域

本发明属于多设备系统领域，具体涉及一种用于中医药的多设备同步方法及系统。

背景技术

在面向医药制药行业生产设备故障诊断信息采集时，由于医药制药产线设备种类多、功率大、精细化程度高，对于同一台设备需要进行多点高速采集数据，甚至为了准确定位故障点和精度预测设备故障，需要对同一信号源在多台设备间的信号传导进行高精度采集和分析,而且，多个中药制药设备的协作制药过程为连续型生产场景，具有单批次产量大、周期长、成本高等特点，因单台设备或者多个设备出现突发故障导致中药制药过程中的工艺参数产生严重偏差，从而导致整批次产品作废，造成生产企业巨额损失，这类问题已经成为众多中药制药企业严重关注的核心问题之一。

目前，制药企业为了降低制药设备故障导致的停机情况，在增加检修频次的基础上，在制药设备还在生命有效期内就被更新，同样会造成巨大的设备成本费，因此，在多个中药制药设备间实现高精度时间同步是实现智能故障诊断与预测多感知协同分析的关键技术。

针对中医药设备中设备故障诊断应用场景中多传感器在集成过程中传感器自身晶振偏差等因素导致的传感器时间不同步问题，传统的记录系统时间方法来对传感器保存数据帧标定时间戳来实现时间同步的方法由于在数据采集及传输过程中因时间偏差不固定造成误差较大，对于10kHZ以上信号，需要实现μs级的时间同步，普通的网络授时难以实现并且由于室内无GPS、北斗导航信号，因此，在很多场景皆难以实现卫星授时。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于中医药的多设备同步方法及系统，配合使用能够在不借助卫星授时的场景中精准地实现多个待同步设备的同步。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：

一种用于中医药的多设备同步方法，用于同步对多个待同步设备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：设置参考时钟信号源，用于以预定频率发射参考时钟信号；

步骤S2：设置同步处理器，同步处理器用于接收参考时钟信号；

步骤S3：将同步处理器与多个待同步设备信号连接，当待同步设备开始工作时，待同步设备向同步处理器发出工序请求信号和设备信息信号；

步骤S4：同步处理器根据参考时钟信号和工序请求信号形成同步时间标签，并根据同步时间标签与设备信息信号形成设备同步数据，将设备同步数据向预定数据终端传送；

S5：预定数据终端根据设备同步数据对多个待同步设备进行同步。

优选地，步骤S4包括以下子步骤：

步骤S4-1：将发出工序请求信号的待同步设备作为当前设备，同步处理器根据工序请求信号生成请求中断信号，请求中断信号用于屏蔽同步处理器与除当前设备外的其余待同步设备的信号连接；

步骤S4-2：在同步处理器接收到参考时钟信号时，同步处理器基于时钟参考信号的已生成数量形成同步时间标签，并根据同步时间标签与设备信息信号形成设备同步数据；

步骤S4-3：当形成设备同步数据形成完毕，同步处理器发出请求恢复信号，请求恢复信号用于使同步处理器与除当前设备外的其余待同步设备恢复信号连接。

进一步地，在同步时间标签中，对应的待同步设备的同步时间T_S的计算式如下：

T_S＝T_C*N+t_c

T_C为参考时钟信号的周期，即预定频率的倒数，N为时钟参考信号的已生成数量，t_c为当前时间点至对应T_C的开始时间点的持续时间。

优选地，在步骤S3中，设备信息信号含有设备特征数据和对应的设备过程数据，设备特征数据用于唯一标识待同步设备，待同步设备在工作时产生设备过程数据。

进一步地，设备过程数据通过对应的待同步设备自带的过程传感器产生。

进一步地，在步骤S5中，预定数据终端根据设备同步数据基于参考时钟信号同步设备特征数据和对应的设备过程数据。

优选地，在步骤S1中，参考时钟信号的频率为10MHz。

进一步地，参考时钟信号源通过调制解调与同步处理器信号耦合，并且调制频率为100MHz。

一种用于中医药的多设备系统，其特征在于，包括：时钟端，包括依次信号连接的参考时钟信号源、信号调制电路以及信号发射器，参考时钟信号源为上述的参考时钟信号源；设备端，包括多个待同步设备和控制单元，多个待同步设备为上述的多个待同步设备，控制单元包括依次信号连接的信号接收器、信号解调电路、同步处理器以及通信模块，信号接收器与信号发射器信号耦合，同步处理器为上述的同步处理器，通信模块用于与外部的预定数据终端进行通信，预定数据终端为上述的预定数据终端。

优选地，用于中医药的多设备系统还包括数据打包电路，同步处理器通过数据打包电路与通信模块连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.因为本发明的用于中医药的多设备同步方法，首先，设置参考时钟信号源和同步处理器，分别用于生成和接收接收参考时钟信号；然后，将同步处理器与多个待同步设备信号连接，当待同步设备开始工作时，待同步设备向同步处理器发出工序请求信号和设备信息信号；接着，同步处理器根据参考时钟信号和工序请求信号形成同步时间标签，并根据同步时间标签与设备信息信号形成设备同步数据，将设备同步数据向预定数据终端传送；最后，预定数据终端根据设备同步数据对多个待同步设备进行同步，上述同步过程基于参考时钟信号及与相应的信号传输处理并通过预定数据终端实现，因此，本发明能够在不借助卫星授时的场景中精准地实现基于参考时钟信号的多个待同步设备的同步。

2.因为本发明还包括以下子步骤：首先，将发出工序请求信号的待同步设备作为当前设备，同步处理器根据工序请求信号生成请求中断信号，请求中断信号用于屏蔽同步处理器与除当前设备外的其余待同步设备的信号连接；然后，在同步处理器接收到参考时钟信号时，同步处理器基于时钟参考信号的已生成数量形成同步时间标签，并根据同步时间标签与设备信息信号形成设备同步数据；最后，当形成设备同步数据形成完毕，同步处理器发出请求恢复信号，请求恢复信号用于使同步处理器与除当前设备外的其余待同步设备恢复信号连接，从而使得每个待同步设备的同步时间标签的形成过程互相不干扰，且同步时间标签与参考始终信号精准同步，因此，进一步提供了本发明的同步时间标签的同步性。

3.因为本发明的设备信息信号含有设备特征数据和对应的设备过程数据，设备特征数据用于唯一标识待同步设备，待同步设备在工作时产生设备过程数据，因此，本发明通过设备信息信号能够将设备和对应产生的过程数据整合在一起。

4.因为本发明的参考时钟信号源通过调制解调与同步处理器信号耦合，因此，本发明能够实现室内的较远距离的时钟信号传递。

5.因为本发明的中医药的多设备系统，包括时钟端和设备端，时钟端包括依次信号连接的参考时钟信号源、信号调制电路以及信号发射器，参考时钟信号源为上述的参考时钟信号源；设备端包括多个待同步设备和控制单元，多个待同步设备为上述的多个待同步设备，控制单元包括依次信号连接的信号接收器、信号解调电路、同步处理器以及通信模块，信号接收器与信号发射器信号耦合，同步处理器为上述的同步处理器，通信模块用于与外部的预定数据终端进行通信，预定数据终端为上述的预定数据终端，因此，本发明的中医药的多设备系统能够更好地实施上述的用于中医药的多设备同步方法。

附图说明

图1为本发明的实施例的用于中医药的多设备同步方法的步骤示意图；

图2为本发明的实施例的调制电路的示意图；

图3为本发明的实施例的用于中医药的多设备系统的架构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的一种用于中医药的多设备同步方法及系统作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

如图1所示，本实施例中的用于中医药的多设备同步方法S100，用于同步对多个待同步设备，在本实施例中，用于中医药的多设备同步方法S100应用于协同工作的多个中医药制药设备的故障诊断数据的同步。

用于中医药的多设备同步方法S100包括以下步骤：

步骤S1：设置参考时钟信号源，用于以预定频率发射参考时钟信号。

具体地，参考时钟信号为频率为10MHz无线脉冲信号，参考时钟信号源通过调制解调与同步处理器信号耦合，并且调制频率为100MHz，在本实施例中，参考时钟信号源优选为铷原子钟，预定频率优选为1/(10秒)，优选的信号调制电路如图2所示，参考时钟信号能够提供精确级为μs的脉冲。

步骤S2：设置同步处理器，同步处理器用于接收参考时钟信号。

具体地，同步处理器通过解调接收参考时钟信号，同步处理器还具有计时部件和计次部件，计次部件用于对同步处理器接收的参考时钟信号的数量进行计数；当同步处理器接收至参考时钟信号的上升沿时，计时部件开始计时，直至步处理器接收至下一个参考时钟信号的上升沿时，重新置零并开始计时。

步骤S3：将同步处理器与多个待同步设备信号连接，当待同步设备开始工作时，待同步设备向同步处理器发出工序请求信号和设备信息信号。

具体地，设备信息信号含有设备特征数据和对应的设备过程数据，设备特征数据用于唯一标识待同步设备，待同步设备在工作时产生设备过程数据，而设备过程数据通过对应的待同步设备自带的过程传感器产生，在本实施例中，当待同步设备开机，即视为与同步处理器信号连接，当待同步设备关机，即视为与同步处理器断开连接，并且当所有待同步设备均与同步处理器断开后，在同步处理器将相关信号全部发送出去，且同步处理器检测不到待同步设备时的预定时间后，同步处理器进行程序复位，以便进行下一次的同步过程；过程传感器为MEMS，用于对待同步设备的位姿、温度、压力等状态进行数据采集，从而分别反映协同工作的每个中医药制药设备是否故障或者正常。

步骤S4：同步处理器根据参考时钟信号和工序请求信号形成同步时间标签，并根据同步时间标签与设备信息信号形成设备同步数据，将设备同步数据向预定数据终端传送。

具体地，步骤S4包括以下子步骤：

步骤S4-1：将发出工序请求信号的待同步设备作为当前设备，同步处理器根据工序请求信号生成请求中断信号，请求中断信号用于屏蔽同步处理器与除当前设备外的其余待同步设备的信号连接。

步骤S4-2：在同步处理器接收到参考时钟信号时，同步处理器基于时钟参考信号的已生成数量形成同步时间标签，并根据同步时间标签与设备信息信号形成设备同步数据。

具体地，在同步时间标签中，对应的待同步设备的同步时间T_S的计算式如下：

T_S＝T_C*N+t_c

T_C为参考时钟信号的周期，即预定频率的倒数，N为时钟参考信号的已生成数量，t_c为当前时间点至对应T_C的开始时间点的持续时间，在本实施例中，N、t_c均由同步处理器自带的计时部件和计次部件得到。

步骤S4-3：当形成设备同步数据形成完毕，同步处理器发出请求恢复信号，请求恢复信号用于使同步处理器与除当前设备外的其余待同步设备恢复信号连接。

具体地，所有设备基于参考时钟信号精确同步，且在每个T_C内，同步处理器接收到工序请求信号的次数最小为零，在本实施例中，基于参考时钟信号的多个待同步设备的最小同步时间延迟误差为2us。

S5：预定数据终端根据设备同步数据对多个待同步设备进行同步。

具体地，预定数据终端根据设备同步数据基于参考时钟信号同步设备特征数据和对应的设备过程数据，即预定数据终端以设备同步数据中的基于参考时钟信号的时间信息、对应设备信息以及设备的反应正常或故障的位姿、温度、压力等信息作为数据基础。

如图3所示，一种用于中医药的多设备系统，其特征在于，包括时钟端和设备端。

时钟端包括依次信号连接的参考时钟信号源、信号调制电路以及信号发射器，参考时钟信号源为上述的参考时钟信号源，在本实施例中，信号发射器优选为发射天线。

设备端包括多个待同步设备和控制单元。

多个待同步设备为上述的多个待同步设备。

控制单元包括依次信号连接的信号接收器、信号解调电路、同步处理器、数据打包电路以及通信模块。

具体地，信号接收器与信号发射器信号耦合，同步处理器为上述的同步处理器，通信模块用于与外部的预定数据终端进行通信，预定数据终端为上述的预定数据终端，同步处理器通过数据打包电路与通信模块连接。预定数据终端为云平台或终端服务器，在本实施例中，信号接收器与信号发射器以无线方式实现信号耦合，信号接收器优选为接收天线，信号解调电路、同步处理器、数据打包电路统一由MCU实现，通信模块通过蓝牙或WIFI实现。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于中医药的多设备同步方法，用于同步多个待同步设备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：设置参考时钟信号源，用于以预定频率发射参考时钟信号；

步骤S2：设置同步处理器，该同步处理器用于接收所述参考时钟信号；

步骤S3：将所述同步处理器与所述多个待同步设备信号连接，当所述待同步设备开始工作时，该待同步设备向所述同步处理器发出工序请求信号和设备信息信号；

步骤S4：所述同步处理器根据所述参考时钟信号和所述工序请求信号形成同步时间标签，并根据所述同步时间标签与所述设备信息信号形成设备同步数据，将该设备同步数据向预定数据终端传送；

步骤S5：所述预定数据终端根据所述设备同步数据对所述多个待同步设备进行同步，

其中，在步骤S3中，所述设备信息信号含有设备特征数据和对应的设备过程数据，所述设备特征数据用于唯一标识所述待同步设备，所述待同步设备在工作时产生所述设备过程数据，该设备过程数据通过所述待同步设备自带的过程传感器产生，该过程传感器用于对所述待同步设备的位姿、温度、压力状态进行数据采集，从而反映协同工作的每个所述待同步设备工作正常或者故障。

2.根据权利要求1所述的用于中医药的多设备同步方法，其特征在于：

其中，步骤S4包括以下子步骤：

步骤S4-1：将发出所述工序请求信号的所述待同步设备作为当前设备，所述同步处理器根据所述工序请求信号生成请求中断信号，该请求中断信号用于屏蔽所述同步处理器与除所述当前设备外的其余所述待同步设备的信号连接；

步骤S4-2：在所述同步处理器接收到所述参考时钟信号时，所述同步处理器基于所述参考时钟信号的已生成数量形成所述同步时间标签，并根据该同步时间标签与所述设备信息信号形成设备同步数据；

步骤S4-3：当所述形成设备同步数据形成完毕，所述同步处理器发出请求恢复信号，该请求恢复信号用于使所述同步处理器与除所述当前设备外的其余所述待同步设备恢复信号连接。

3.根据权利要求2所述的用于中医药的多设备同步方法，其特征在于：

其中，在所述同步时间标签中，对应的待同步设备的同步时间T_S的计算式如下：

T_S=T_C*N+t_c

T_C为所述参考时钟信号的周期，即所述预定频率的倒数，N为所述时钟参考信号的已生成数量，t_c为当前时间点至对应T_C的开始时间点的持续时间。

4.根据权利要求1所述的用于中医药的多设备同步方法，其特征在于：

其中，所述设备过程数据通过对应的待同步设备自带的过程传感器产生。

5.根据权利要求1所述的用于中医药的多设备同步方法，其特征在于：

其中，在步骤S5中，所述预定数据终端根据所述设备同步数据基于所述参考时钟信号同步所述设备特征数据和对应的所述设备过程数据。

6.根据权利要求1所述的用于中医药的多设备同步方法，其特征在于：

其中，在步骤S1中，所述参考时钟信号的频率为10MHz。

7.根据权利要求6所述的用于中医药的多设备同步方法，其特征在于：

其中，所述参考时钟信号源通过调制解调与所述同步处理器信号耦合，

并且调制频率为100MHz。

8.一种用于实现权利要求1中方法的用于中医药的多设备同步系统，其特征在于，包括：

时钟端，包括依次信号连接的参考时钟信号源、信号调制电路以及信号发射器，所述参考时钟信号源用于以预定频率发射参考时钟信号；

设备端，包括多个待同步设备和控制单元，

所述控制单元包括依次信号连接的信号接收器、信号解调电路、同步处理器以及通信模块，

所述信号接收器与所述信号发射器信号耦合，

所述同步处理器用于接收所述参考时钟信号，

所述通信模块用于与外部的预定数据终端进行通信，所述预定数据终端对所述多个待同步设备进行同步。

9.根据权利要求8所述的用于中医药的多设备同步系统，其特征在于，还包括：

数据打包电路，所述同步处理器通过所述数据打包电路与所述通信模块连接。