CN116074134B - 一种数据采集方法及采集仪 - Google Patents

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CN116074134B CN202310201383.8A CN202310201383A CN116074134B CN 116074134 B CN116074134 B CN 116074134B CN 202310201383 A CN202310201383 A CN 202310201383A CN 116074134 B CN116074134 B CN 116074134B
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Abstract

本发明提供了一种数据采集方法，通过数据采集系统中的传感器采集数据，获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度，根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中，在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态。所述方法能够合理地更变DTU的供电方式，有效保证数据采集过程中的工作效率，大幅提高DTU的硬件寿命，还能保证采集仪持续高效工作，利用对采集仪的实时负载分析完成DTU的工作分配，在高频采集的场景下能够迅速响应，同时保障DTU的续航。

Description

一种数据采集方法及采集仪
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种数据采集方法。
背景技术
在大数据产业规模的快速增长下，各行业在数据方面的业务愈发复杂，大数据的开发服务拥有完整的流程；作为数据服务中的起始环节，数据采集需要在实际场景中对数据进行捕获并存储或直接发送，同时，在数据采集的过程中，数据的真实性、准确性，采集系统的稳定性、可行性都需要得到充分保障从而保证数据来源的质量。
数据采集仪是一种能够采集数据的仪器，配合传感器、无线终端或服务器能够完成对数据的处理应用；采集仪在运行过程中，受实际环境的温度、湿度影响，在长时间的工作状态下采集仪往往会出现宕机、损坏或运行异常的现象，而采集仪的稳定性往往由采集仪中的采集模块、供电模块、传输模块共同决定；当某个元件出现过电流或过电压的现象时，采集仪容易超出设备的最大耐压，导致设备击穿，造成彻底损坏，而各元件厂商在生产供电模块时采用的功耗优化技术不尽相同，在采集仪的不同运行阶段中有着不同的电压供给方案，如现有的公开文献CN214173447U公开了一种智能透传采集仪，采用了4G无线透传DTU包括485通信模块和CAT1 4G模块，使用电平转换器将12v电源降压到3.3v和5v，外部设置低功耗RTC定时唤醒设备，保证透传仪可以持续工作。根据采集系统的运行状态对采集仪进行实时负载分配是保证数据采集过程能够稳定进行的关键。
发明内容
本发明的目的在于提出一种数据采集方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
本发明提供了一种数据采集方法，部署数据采集系统，通过数据采集系统中的传感器采集数据，获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度，根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中，在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态。所述方法能够合理地更变DTU的供电方式，有效保证数据采集过程中的工作效率，大幅提高DTU的硬件寿命，还能保证采集仪持续高效工作，利用对采集仪的实时负载分析完成DTU的工作分配，在高频采集的场景下能够迅速响应，同时保障DTU的续航。
为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种数据采集方法，所述方法包括以下步骤：
S100，部署数据采集系统，通过数据采集系统中的传感器采集数据；
S200，获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度；
S300，根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中；
S400，在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态。
进一步地，步骤S100中，所述数据采集系统至少包括多个传感器、多个DTU、一个服务器，传感器与DTU之间、DTU与服务器之间均以RS485总线连接实现数据通信，其中，DTU通过太阳能电池或直流电源进行供电，所述直流电源的电压设置为[18,24]伏特。
进一步地，步骤S200中，获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度的方法具体为：
设置时间间隔T=[30,60]分钟，将DTU在时间间隔T内第i秒的功率值记为P(i)，序号i=1,2,…,M，M的值等于T的值乘以60（一分钟有60秒），记所有P(i)为负载数据，创建空白的数组PW，从i=1开始依次将每个P(i)存入数组PW，即数组PW的长度为M，则此时P(i)为数组PW内的第i个元素，选取数组PW内的任意一个元素并记为重置元素P(r)，比较数组PW内的第r-1个元素P(r-1)和第r+1个元素P(r+1)，创建空白的数组MK，r是任意选取元素的序号；
当P(r-1)的值小于P(r)的值且A1的值不小于0时，依次将PW内前r个值P(1),P(2),…,P(r)加入到数组MK中；当P(r+1)的值小于P(r)的值且A1的值不小于0时，依次将M-r+1个值P(r),P(r+1),…,P(M)加入到数组MK中；当P(r-1)=P(r)=P(r+1)时，通过特征定阶法更新数组MK的值；其中，变量A1=(P(r)-P(r-1))*(P(r+1)-P(r))；
记MK(m)为数组MK中的第m个元素，序号m=1,2,…,P，P为数组MK中所有元素的数量，从数组MK中的第一个元素开始，依次计算每个MK(m)的功耗稳定度Pcsb(Mk(m))，当Pcsb(Mk(m))满足独立稳定条件时，标记当前的MK(m)为第二重置元素，将第二重置元素在数组PW中的值记为P(R)，在数组PW中将元素P(r)、P(R)、P(r)与P(R)之间的所有元素组成数组Mgi，通过下式计算供电置换度SRD：
Figure SMS_1
；
式中，exp[]表示对[]内的数取以自然常数e为底的指数运算，Sgn为符号函数，Mgi(c)代表数组Mgi中的第c个元素，MgiA代表数组Mgi中所有元素的均值，L为数组Mgi中所有元素的数量；
其中，计算功耗稳定度Pcsb(Mk(m))的方法为：
Figure SMS_2
；
式中，max{}表示对{}内的数取最大值，Mk(P-m+1)表示数组MK中的第P-m+1个元素，n为累加变量，ABS()代表对()内的数取绝对值；
判断Pcsb(Mk(m))是否满足独立稳定条件的方法为：
当Pcsb(Mk(m))满足[Pcsb(Mk(m+1))-Pcsb(Mk(m))]*[Pcsb(Mk(m))-Pcsb(Mk(m-1))]>0且m*Pcsb(Mk(m))＜sum(Mk)时，标记Pcsb(Mk(m))为满足独立稳定条件；其中，sum(Mk)代表数组Mk内的所有元素相加得到的值。
本步骤的有益效果为：在采集仪工作的过程中，DTU的实时负载存在波动，当传感器的需要发送数据的频率非常高时，DTU也处于高频率接收数据的高功耗状态，因此需要高电压的直流电源供电维持其持续工作，然而当DTU处于等待接收期时，即等待传感器向其发送数据的时段内，继续以高电压的供电方式工作容易造成元件击穿，导致DTU彻底损坏，本步骤的方法可以计算出每个DTU的供电置换度，利用DTU在任意时间段内的负载数据得到功耗稳定度参数，供电置换度反映出DTU在最近时段内的负载强度以及事务处理最大效率，以供电置换度的大小作为唤醒标准，能够有效避免持续高电压的工作方式，以多源供电方式实现数据采集或传输，保证采集仪不受高电压击穿的同时还能够高效持续地稳定工作。
可选地，步骤S200中，获取DTU的负载数据的方法具体为：将功率分析仪接于DTU上，通过功率分析仪记录DTU在T内的每秒的功率值。
进一步地，通过特征定阶法更新数组MK的值的方法具体为：
S201，将数组PW内的所有元素逐个与P(r)对比，记PW内值小于P(r)的所有元素记为离散元素，将所有离散元素组成集合SET，记SET(j)为集合SET中的第j个元素，转至S202；
S202，初始化整数变量k=1，k∈[1,N]，N为集合SET中所有元素的数量；从k=1开始遍历变量k，记A2的值为0，转至S203；
S203，当ABS(P(r)-SET(k))的值大于A2的值时，将A2的值更新为ABS(P(r)-SET(k))的值，转至S204；其中，ABS()表示对括号内的数取绝对值；
S204，若当前k的值小于N，则将k的值增加1，转至S203；若当前k的值等于N，则转至S205；
S205，记录当前A2的值，在数组PW中筛选出元素的值与A2相同的所有元素并记为第一元素，若第一元素只有一个，则记第一元素为P(D)；若第一元素存在多个，则在所有第一元素中任意选择一个元素记为P(D)；若序号D的值小于r，则依次将r个值P(1),P(2),…,P(r)加入到数组MK中；若D的值大于r，则依次将M-r+1个值P(r),P(r+1),…,P(M)加入到数组MK中。
本步骤的有益效果为：在DTU的实时负载数据中，存在功耗相对稳定的时段，以该段时间的数据进行功耗稳定度计算不能够较好地反映出其在整体时段上的准确率，本步骤的方法可以筛选出负载数据中的核心值构建数组MK，能够准确地反映出DTU的负载状态数据。
进一步地，步骤S300中，所述DTU的运行状态分为唤醒状态和休眠状态，当DTU的运行状态为唤醒状态时，将DTU的供电方式设置为直流电源供电；当DTU的运行状态为休眠状态时，将DTU的供电方式设置为太阳能电池供电。
进一步地，步骤S300中，根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中的方法具体为：计算每个DTU的供电置换度，将供电置换度最低的DTU的运行状态设置为唤醒状态，在传感器中将数据发送至运行状态为唤醒状态的DTU。
进一步地，步骤S400中，在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态的方法具体为：在运行状态为唤醒状态的DTU中，将存储于DTU中的数据发送至服务器或设备终端中，DTU完成所述发送后置于休眠状态。
由于唤醒单个DTU较为低效，导致传感器中容易出现数据堆积的现象，当数据超过存储上限时，容易造成数据丢失，为解决该问题，并加快数据存储的速度，本发明中根据供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中的方法还可以为：
S301，记所有DTU的数量为N，计算每个DTU的供电置换度，将所有DTU按DTU的供电置换度的大小升序排序后，依次以数字1,2,…,N对所有DTU进行编号，记DTUx为编号后的所有DTU中的第x个DTU，记DTU1,DTU2,…,DTUy为优先节点，记DTUy+1,DTUy+2,…,DTUN为后置节点，序号
Figure SMS_3
；其中，变量Z设置为[3,5]，INT()代表对()内的数进行向上取整，记SRDA为所有DTU的供电置换度的平均值，转至S302；
S302，将所有优先节点的运行状态设置为唤醒状态，记所有优先节点在每秒内的功率值的平均值为C1，以每秒为间隔实时记录C1的变化，当C1的值变化至大于C2时，将所有优先节点的运行状态设置为休眠状态，转至S303；其中，C2=C3/y，C3的值为所有后置节点在每秒内的功率值的平均值；
S303，将DTUy+1,DTUy+2,…,DTU2y的运行状态设置为唤醒状态，同时将优先节点更改为DTUy+1,DTUy+2,…,DTU2y，计算当前每个优先节点的供电置换度，当所有优先节点的供电置换度的平均值低于SRDA时，转至S303循环本步骤；当所有优先节点的供电置换度的平均值高于SRDA时，转至S301以重新分配优先节点和后置节点。
本步骤的有益效果为：由于数据采集过程中时常出现高并发的需求，DTU需要频繁处理存储请求，大量DTU处于休眠状态时会导致传感器数据存储压力超出上限，然而大量唤醒DTU处理数据交换在等待接收期内容易出现被击穿的情况，本步骤的方法可以按照DTU的实时负载情况，合理调整唤醒DTU的数量，及时调整部分DTU的负载状态，保证采集仪的超长时间续航以及最大限度地延长其工作寿命。
相应地，本发明还提供一种采集仪，包括传感器、处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的数据采集方法。
可选地，所述采集仪为DTU100型数据采集控制仪、LR8450、SMA-DTU-A1、k37环保数采仪、W3100G-EC中的一种或多种。
本公开还提供了一种数据采集系统，所述一种数据采集系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种数据采集方法中的步骤，所述数据采集系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、移动电话、手提电话、平板电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
数据采集单元，用于部署数据采集系统，通过数据采集系统中的传感器采集数据；
数据计算单元，用于获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度；
状态调整单元，用于根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中；
数据发送单元，用于在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态。
本发明的有益效果为：所述方法能够合理地更变DTU的供电方式，有效保证数据采集过程中的工作效率，大幅提高DTU的硬件寿命，还能保证采集仪持续高效工作，利用对采集仪的实时负载分析完成DTU的工作分配，在高频采集的场景下能够迅速响应，同时保障DTU的续航。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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的附图，在附图中：
图1所示为一种数据采集方法的流程图；
图2所示为一种数据采集系统的系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
如图1所示为根据本发明的一种数据采集方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种数据采集方法。
本公开提出一种数据采集方法，所述方法包括以下步骤：
S100，部署数据采集系统，通过数据采集系统中的传感器采集数据；
S200，获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度；
S300，根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中；
S400，在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态。
进一步地，步骤S100中，所述数据采集系统至少包括多个传感器、多个DTU、一个服务器，所述数据采集系统至少包括多个传感器、多个DTU、一个服务器，传感器与DTU之间、DTU与服务器之间均以RS485总线连接实现数据通信，其中，DTU通过太阳能电池或直流电源进行供电，所述直流电源的电压设置为[18,24]伏特。
进一步地，步骤S200中，获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度的方法具体为：
设置时间间隔T=[30,60]分钟，将DTU在T内第i秒的功率值记为P(i)，i=1,2,…,M，M的值等于T的值乘以60（一分钟有60秒），记所有P(i)为负载数据，创建空白的数组PW，从i=1开始依次将每个P(i)存入数组PW，即数组PW的长度为M，则此时P(i)为数组PW内的第i个元素，选取数组PW内的任意一个元素并记为重置元素P(r)，比较数组PW内的第r-1个元素P(r-1)和第r+1个元素P(r+1)，创建空白的数组MK；
当P(r-1)的值小于P(r)的值且A1的值不小于0时，依次将r个值P(1),P(2),…,P(r)加入到数组MK中；当P(r+1)的值小于P(r)的值且A1的值不小于0时，依次将M-r+1个值P(r),P(r+1),…,P(M)加入到数组MK中；当P(r-1)=P(r)=P(r+1)时，通过特征定阶法更新数组MK的值；其中，变量A1=(P(r)-P(r-1))*(P(r+1)-P(r))；
记MK(m)为数组MK中的第m个元素，m=1,2,…,P，P为数组MK中所有元素的数量，从数组MK中的第一个元素开始，依次计算每个MK(m)的功耗稳定度Pcsb(Mk(m))，当Pcsb(Mk(m))满足独立稳定条件时，标记当前的MK(m)为第二重置元素，将第二重置元素在记为P(R)（第二重置元素来源于数组PW），在数组PW中将元素P(r)、P(R)、P(r)与P(R)之间的所有元素组成数组Mgi，通过下式计算供电置换度SRD：
Figure SMS_4
；
式中，exp[]表示对[]内的数取以自然常数e为底的指数运算，Sgn为符号函数，Mgi(c)代表数组Mgi中的第c个元素，MgiA代表数组Mgi中所有元素的均值，L为数组Mgi中所有元素的数量；
其中，计算功耗稳定度Pcsb(Mk(m))的方法为：
Figure SMS_5
；
式中，max{}表示对{}内的数取最大值，Mk(P-m+1)表示数组MK中的第P-m+1个元素，n为累加变量，ABS()代表对()内的数取绝对值；
判断Pcsb(Mk(m))是否满足独立稳定条件的方法为：当Pcsb(Mk(m))满足[Pcsb(Mk(m+1))-Pcsb(Mk(m))]*[Pcsb(Mk(m))-Pcsb(Mk(m-1))]>0且m*Pcsb(Mk(m))＜sum(Mk)时，标记Pcsb(Mk(m))为满足独立稳定条件；其中，sum(Mk)代表数组Mk内的所有元素相加得到的值。
本步骤的有益效果为：在采集仪工作的过程中，DTU的实时负载存在波动，当传感器的需要发送数据的频率非常高时，DTU也处于高频率接收数据的高功耗状态，因此需要高电压的直流电源供电维持其持续工作，然而当DTU处于等待接收期时，即等待传感器向其发送数据的时段内，继续以高电压的供电方式工作容易造成元件击穿，导致DTU彻底损坏，本步骤的方法可以计算出每个DTU的供电置换度，利用DTU在任意时间段内的负载数据得到功耗稳定度参数，供电置换度反映出DTU在最近时段内的负载强度以及事务处理最大效率，以供电置换度的大小作为唤醒标准，能够有效避免持续高电压的工作方式，以多源供电方式实现数据采集或传输，保证采集仪不受高电压击穿的同时还能够高效持续地稳定工作。
可选地，步骤S200中，获取DTU的负载数据的方法具体为：将功率分析仪接于DTU上，通过功率分析仪记录DTU在T内的每秒的功率值。
进一步地，通过特征定阶法更新数组MK的值的方法具体为：
S201，将数组PW内的所有元素逐个与P(r)对比，记PW内值小于P(r)的所有元素记为离散元素，将所有离散元素组成集合SET，记SET(j)为集合SET中的第j个元素，转至S202；
S202，初始化整数变量k=1，k∈[1,N]，N为集合SET中所有元素的数量；从k=1开始遍历变量k，记A2的值为0，转至S203；
S203，当ABS(P(r)-SET(k))的值大于A2的值时，将A2的值更新为ABS(P(r)-SET(k))的值，转至S204；其中，ABS()表示对括号内的数取绝对值；
S204，若当前k的值小于N，则将k的值增加1，转至S203；若当前k的值等于N，则转至S205；
S205，记录当前A2的值，在数组PW中筛选出元素的值与A2相同的所有元素并记为第一元素，若第一元素只有一个，则记第一元素为P(D)；若第一元素存在多个，则在所有第一元素中任意选择一个元素记为P(D)；若序号D的值小于r，则依次将r个值P(1),P(2),…,P(r)加入到数组MK中；若D的值大于r，则依次将M-r+1个值P(r),P(r+1),…,P(M)加入到数组MK中。
本步骤的有益效果为：在DTU的实时负载数据中，存在功耗相对稳定的时段，以该段时间的数据进行功耗稳定度计算不能够较好地反映出其在整体时段上的准确率，本步骤的方法可以筛选出负载数据中的核心值构建数组MK，能够准确地反映出DTU的负载状态数据。
进一步地，步骤S300中，所述DTU的运行状态分为唤醒状态和休眠状态，当DTU的运行状态为唤醒状态时，将DTU的供电方式设置为直流电源供电；当DTU的运行状态为休眠状态时，将DTU的供电方式设置为太阳能电池供电。
进一步地，步骤S300中，根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中的方法具体为：计算每个DTU的供电置换度，将供电置换度最低的DTU的运行状态设置为唤醒状态，在传感器中将数据发送至运行状态为唤醒状态的DTU。
进一步地，步骤S400中，在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态的方法具体为：在运行状态为唤醒状态的DTU中，将存储于DTU中的数据发送至服务器或设备终端中，DTU完成所述发送后置于休眠状态。
由于唤醒单个DTU较为低效，导致传感器中容易出现数据堆积的现象，当数据超过存储上限时，容易造成数据丢失，为解决该问题，并加快数据存储的速度，本发明中根据供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中的方法还可以为：
S301，记所有DTU的数量为N，计算每个DTU的供电置换度，将所有DTU按DTU的供电置换度的大小升序排序后，依次以数字1,2,…,N对所有DTU进行编号，记DTUx为编号后的所有DTU中的第x个DTU，记DTU1,DTU2,…,DTUy为优先节点，记DTUy+1,DTUy+2,…,DTUN为后置节点，序号
Figure SMS_6
；其中，变量Z设置为[3,5]，INT()代表对()内的数进行向上取整，记SRDA为所有DTU的供电置换度的平均值，转至S302；
S302，将所有优先节点的运行状态设置为唤醒状态，记所有优先节点在每秒内的功率值的平均值为C1，以每秒为间隔实时记录C1的变化，当C1的值变化至大于C2时，将所有优先节点的运行状态设置为休眠状态，转至S303；其中，C2=C3/y，C3的值为所有后置节点在每秒内的功率值的平均值；
S303，将DTUy+1,DTUy+2,…,DTU2y的运行状态设置为唤醒状态，同时将优先节点更改为DTUy+1,DTUy+2,…,DTU2y，计算当前每个优先节点的供电置换度，当所有优先节点的供电置换度的平均值低于SRDA时，转至S303循环本步骤；当所有优先节点的供电置换度的平均值高于SRDA时，转至S301以重新分配优先节点和后置节点。
本步骤的有益效果为：由于数据采集过程中时常出现高并发的需求，DTU需要频繁处理存储请求，大量DTU处于休眠状态时会导致传感器数据存储压力超出上限，然而大量唤醒DTU处理数据交换在等待接收期内容易出现被击穿的情况，本步骤的方法可以按照DTU的实时负载情况，合理调整唤醒DTU的数量，及时调整部分DTU的负载状态，保证采集仪的超长时间续航以及最大限度地延长其工作寿命。
相应地，本发明还提供一种采集仪，包括传感器、处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的数据采集方法。
可选地，所述采集仪为DTU100型数据采集控制仪、LR8450、SMA-DTU-A1、k37环保数采仪、W3100G-EC中的一种或多种。
所述一种数据采集系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种数据采集方法实施例中的步骤，所述一种数据采集系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、移动电话、手提电话、平板电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群。
本公开的实施例提供的一种数据采集系统，如图2所示，该实施例的一种数据采集系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种数据采集方法实施例中的步骤，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
数据采集单元，用于部署数据采集系统，通过数据采集系统中的传感器采集数据；
数据计算单元，用于获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度；
状态调整单元，用于根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中；
数据发送单元，用于在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态。
所述一种数据采集系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中。所述一种数据采集系统包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种数据采集方法及系统的示例，并不构成对一种数据采集方法及系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种数据采集系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立元器件门电路或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种数据采集系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种数据采集系统的各个分区域。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种数据采集方法及系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card ,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明提供了一种数据采集方法，部署数据采集系统，通过数据采集系统中的传感器采集数据，获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度，根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中，在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态。所述方法能够合理地更变DTU的供电方式，有效保证数据采集过程中的工作效率，大幅提高DTU的硬件寿命，还能保证采集仪持续高效工作，利用对采集仪的实时负载分析完成DTU的工作分配，在高频采集的场景下能够迅速响应，同时保障DTU的续航。尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (6)

1.一种数据采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，部署数据采集系统，通过数据采集系统中的传感器采集数据；
S200，获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度；
S300，根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中；
S400，在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态；
其中，步骤S200中，获取DTU的负载数据，根据DTU的负载数据计算DTU的供电置换度的方法具体为：
设置时间间隔T=[30,60]分钟，将DTU在T内第i秒的功率值记为P(i)，i=1,2,…,M，M的值等于T的值乘以60，记所有P(i)为负载数据，创建空白的数组PW，从i=1开始依次将每个P(i)存入数组PW，即数组PW的长度为M，则此时P(i)为数组PW内的第i个元素，选取数组PW内的任意一个元素并记为重置元素P(r)，比较数组PW内的第r-1个元素P(r-1)和第r+1个元素P(r+1)，创建空白的数组MK；
当P(r-1)的值小于P(r)的值且A1的值不小于0时，依次将PW内前r个值P(1),P(2),…,P(r)加入到数组MK中；当P(r+1)的值小于P(r)的值且A1的值不小于0时，依次将M-r+1个值P(r),P(r+1),…,P(M)加入到数组MK中；当P(r-1)=P(r)=P(r+1)时，通过特征定阶法更新数组MK的值；其中，变量A1=(P(r)-P(r-1))*(P(r+1)-P(r))；
记MK(m)为数组MK中的第m个元素，m=1,2,…,P，P为数组MK中所有元素的数量，从数组MK中的第一个元素开始，依次计算每个MK(m)的功耗稳定度Pcsb(Mk(m))，当Pcsb(Mk(m))满足独立稳定条件时，标记当前的MK(m)为第二重置元素，将第二重置元素在数组PW中的值记为P(R)，在数组PW中将元素P(r)、P(R)、P(r)与P(R)之间的所有元素组成数组Mgi，通过下式计算供电置换度SRD：
Figure QLYQS_1
；
式中，exp[]表示对[]内的数取以自然常数e为底的指数运算，Sgn为符号函数，Mgi(c)代表数组Mgi中的第c个元素，MgiA代表数组Mgi中所有元素的均值，L为数组Mgi中所有元素的数量；
其中，计算功耗稳定度Pcsb(Mk(m))的方法为：
Figure QLYQS_2
；
式中，max{}表示对{}内的数取最大值，Mk(P-m+1)表示数组MK中的第P-m+1个元素，n为累加变量，ABS()代表对()内的数取绝对值；
判断Pcsb(Mk(m))是否满足独立稳定条件的方法为：
当Pcsb(Mk(m))满足[Pcsb(Mk(m+1))-Pcsb(Mk(m))]*[Pcsb(Mk(m))-Pcsb(Mk(m-1))]>0且m*Pcsb(Mk(m))＜sum(Mk)时，标记Pcsb(Mk(m))为满足独立稳定条件；其中，sum(Mk)代表数组Mk内的所有元素相加得到的值；
步骤S300中，根据DTU的供电置换度调整DTU的运行状态，将传感器中的数据发送至DTU中的方法具体为：计算每个DTU的供电置换度，将供电置换度最低的DTU的运行状态设置为唤醒状态，在传感器中将数据发送至运行状态为唤醒状态的DTU。
2.根据权利要求1所述的一种数据采集方法，其特征在于，在步骤S100中，所述数据采集系统至少包括多个传感器、多个DTU、一个服务器，传感器与DTU之间、DTU与服务器之间均以RS485总线连接实现数据通信，其中，DTU通过太阳能电池或直流电源进行供电。
3.根据权利要求1所述的一种数据采集方法，其特征在于，通过特征定阶法更新数组MK的值的方法具体为：
S201，将数组PW内的所有元素逐个与P(r)对比，记PW内值小于P(r)的所有元素记为离散元素，将所有离散元素组成集合SET，记SET(j)为集合SET中的第j个元素，转至S202；
S202，初始化整数变量k=1，k∈[1,N]，N为集合SET中所有元素的数量；从k=1开始遍历变量k，记A2的值为0，转至S203；
S203，当ABS(P(r)-SET(k))的值大于A2的值时，将A2的值更新为ABS(P(r)-SET(k))的值，转至S204；其中，ABS()表示对括号内的数取绝对值；
S204，若当前k的值小于N，则将k的值增加1，转至S203；若当前k的值等于N，则转至S205；
S205，记录当前A2的值，在数组PW中筛选出元素的值与A2相同的所有元素并记为第一元素，若第一元素只有一个，则记第一元素为P(D)；若第一元素存在多个，则在所有第一元素中任意选择一个元素记为P(D)；若序号D的值小于r，则依次将r个值P(1),P(2),…,P(r)加入到数组MK中；若D的值大于r，则依次将M-r+1个值P(r),P(r+1),…,P(M)加入到数组MK中。
4.根据权利要求1所述的一种数据采集方法，其特征在于，步骤S300中，所述DTU的运行状态分为唤醒状态和休眠状态，当DTU的运行状态为唤醒状态时，将DTU的供电方式设置为直流电源供电；当DTU的运行状态为休眠状态时，将DTU的供电方式设置为太阳能电池供电。
5.根据权利要求1所述的一种数据采集方法，其特征在于，步骤S400中，在DTU中将数据发送至服务器或设备终端同时将DTU置于休眠状态的方法具体为：在运行状态为唤醒状态的DTU中，将存储于DTU中的数据发送至服务器或设备终端中，DTU完成所述发送后置于休眠状态。
6.一种采集仪，其特征在于，包括传感器、处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的一种数据采集方法。
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