CN116380163B - 一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置，包括壳体和电感知探测器，壳体两侧设置有散热风扇，壳体中部设置有数据交互模块，所述壳体中部设置有一层PCB板，所述PCB板通过数据连接线与电感知探测器连接，所述数据连接线与PCB板和电感知探测器连接成为回路，所述壳体上端面上设置有若干个凹槽，每个凹槽各自与PCB板上对应设置的数据采集卡槽匹配，所述数据采集卡槽上方通过凹槽安装采集参数分析板，壳体通过散热风扇对壳体内设置的PCB板和采集参数分析板进行散热，所述采集参数分析板对电感知探测器采集的电流、电压及温度数据进行分别记录分析，并通过数据交互模块将操控采集参数分析板中的数据发送至服务器平台。

Description

一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置

技术领域

本发明属于数据采集领域，特别涉及一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”，这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，物联网的信息采集终端，要承担对设备运行状态的参数采集，比如温度、湿度、用电量、煤气量等，需要用到各种各样的传感器，在物联网技术领域，传感器依托网络和通信技术实现感知信息的传递和协同，传感器的网络技术分为两类：近距离通信以及光与网络通信技术等；

参数采集为仪表的数据采集前端，负责对外界各各模块采用数字化接口与控制器I/O端口连接，将参数测量转换结果传送到控制器；该部分包括温、湿度采集模块，光照度采集模块及大气压强采集模块。由于各模块都采用了数字接口，其电路连接简单，传感器的互换性好。环境、气象等监测系统中，有时需要使用仪表在对区域环境等参数进行监测；

目前，在现代化生产中，为了确保机械设备安全可靠的运行，可以通过采用适宜的仪器仪表，利用故障诊断技术及时发现故障，预防和避免事故的发生，传统的手持式数据采集仪虽然体积小携带方便，但其运算处理能力有限，因而不能满足实时监测诊断重大关键设备的要求，所以对于大型关键设备往往需要采用在线监测系统利用现代信号处理技术，实时的监测设备运行状况，预防和避免事故的发生。

为解决以上的各个技术问题，采用的传感设备结构简单、使用方便、可靠，其能够实时监测机组运行状态，提供多种分析方法，并能自动生成具有参考价值的诊断结论和报表；通过无线网络将分析图谱和诊断结论对外发布，既方便了设备维护人员的操作和使用，也为重要设备的科学管理和维修提供了重要依据。

发明内容

本发明提出一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置，目前传统的手持式数据采集仪虽然体积小携带方便，但是其进行数据采集时，首先是误差很大，对电信号的采集有较大波动，二是通过接口接入来进行数据采集，在对电信号的收集方面感应效果很差，本申请文件通过电磁环圈对电信号的感知，来分析待测区域的电流、电压以及温度数据解决了现有技术中上述的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置，包括壳体和电感知探测器，壳体两侧设置有散热风扇，壳体中部设置有数据交互模块，所述壳体中部设置有一层PCB板，所述PCB板通过数据连接线与电感知探测器连接，所述数据连接线与PCB板和电感知探测器连接成为回路，所述壳体上端面上设置有若干个凹槽，每个凹槽各自与PCB板上对应设置的数据采集卡槽匹配，所述数据采集卡槽上方通过凹槽安装采集参数分析板，壳体通过散热风扇对壳体内设置的PCB板和采集参数分析板进行散热，所述采集参数分析板对电感知探测器采集的电流、电压及温度数据进行分别记录分析，并通过数据交互模块将操控采集参数分析板中的数据发送至服务器平台。

目前常规的小型数据采集仪在采集电信号时，数据波动很大，因为其在采集时，进行抗扰很多是采用算法抗扰或者数据校正的方式，这种方式在采集原始数据时，如果环境波动较大，会导致在后期对原始信号进行处理时，无法进行准确的抗扰以及数据校正，而本申请文件在能够进行数据抗扰和数据校正的基础上，通过准确的采集电信号，并且在采集时就进行一定程度的抗扰滤波，使得数据的采集更加准确，并且在分析时，采用专门的采集参数分析板来对不同的电信号波段进行分析，来进行准确合适的数据采集分析。

作为一优选的实施方式，所述电感知探测器包括探测筒体和扩测口，所述探测筒体上端面中部设置有旋钮，通过旋钮控制电感知探测器的开关，所述探测筒体内设置有感应板，感应板下方安装有若干层电磁环圈，通过感应板上的电磁环圈检测扩测口周围的电信号。电感知探测器的结构是通过旋钮来控制其探测器的开关，在按下旋钮后，探测筒体中的感应板接电启动电磁环圈，电磁环圈与周围电信号进行交互，获取探测地附近的电信号数据，感应板作用在于给电磁环圈通电的同时，接收电磁环圈采集的电信号，并将电信号通过数据连接线发送至PCB板内。

作为一优选的实施方式，所述电磁环圈在探测筒体内至少布设有三层，其中第一层和第三层采用矩形阵列方式布设有至少N组电磁环圈，中间层中设置有N-2组电磁环圈，中间层中的电磁环圈的圆心与第一层相邻两组的电磁环圈的对称轴线中点重合。通过多层设置的电磁环圈来进行电信号的采集，在进行采集时，可以通过旋钮控制通电量大小，来控制电磁环圈的数据采集强度。

作为一优选的实施方式，所述扩测口内壁环形阵列有一圈滤波电感，通过滤波电感将扩测周围的杂波信号进行屏蔽。通过滤波电感对扩测口附近的电磁杂波进行一定程度的消除，避免在采集原始信号数据时，因为杂波影响原始数据的采集。

作为一优选的实施方式，所述扩测口采用中空圆台结构，扩测口上端面截面积小于扩测口下端面的截面积。扩测口采用的中空圆台结构是方便环形阵列设置滤波电感，让相邻的滤波电感有一定的距离，避免相互产生影响。

作为一优选的实施方式，所述采集参数分析板至少设置有三个，分别对电感知探测器采集的电信号的部分进行分析，分别解析采集数据中的电压数据、电流数据和温度数据。采用多个参数分析板的作用在于能够就单独的数据进行分析，避免进行单块分析板对多项数据进行分析，这样会造成分析板计算负担较重，且需要没有单块分析板对单项数据进行分析来的准确。

作为一优选的实施方式，所述服务器平台将采集参数分析板上传的数据进行备份后，通过区块链节点将备份数据导入节点中进行留存，并在数据备份达到阈值时，按照备份时间先后顺序进行覆盖。通过设置区块链节点将数据进行留存，基于区块链的特点，其保密特性和不可更改数据的特新，能够对数据进行最大程度的保护。

作为一优选的实施方式，所述壳体下端面四边角处设置有支撑架，所述支撑架下端面安装有吸盘，通过支撑架和吸盘将壳体震动进行消除。通过支撑架来对壳体进行支撑，一般本申请文件常用场景都是对工作状态的设备进行数据采集，因此需要有一定防震，避免壳体产生碰撞。

作为一优选的实施方式，所述支撑架为空心柱结构，内部空心从上至下依次设置有避震弹簧、限位块和安装台，所述避震弹簧一端设置在壳体上，另一端与安装台连接，所述安装台上端面上设置有避震弹簧，下端面固定有吸盘，所述限位块设置在避震弹簧与安装台之间的空心柱内壁上，通过限位块对避震弹簧动作范围进行限定。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

1、解决目前进行数据采集时，首先是误差很大，对电信号的采集有较大波动，二是通过接口接入来进行数据采集，在对电信号的收集方面感应效果很差的问题，本申请文件采用电磁环圈和滤波电感配合，在原始数据采集时候进行抗噪，并且可以采取不停机检测方式对待测区域的电流、电压和温度数据进行检测。

2、采用特别的电磁环圈布设方式，能够最大限度的收集待测区域的电信号数据，方便后续进行数据分析时，要更多的数据量可以进行分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明支撑架结构示意图。

图3为本发明感应板及第一层、中间层的电磁环圈布设示意图。

图4为本发明扩测口结构示意图。

图中，1-壳体；11-散热风扇；12-数据交互模块；13-PCB板；2-电感知探测器；21-探测筒体；22-扩测口；23-感应板；24-电磁环圈；25-滤波电感；3-数据连接线；4-凹槽；5-采集参数分析板；6-支撑架；61-吸盘；62-避震弹簧63-限位块，64-安装台。

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作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。

实施例：

如图1～4所示，一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置，包括壳体1和电感知探测器2，壳体1两侧设置有散热风扇11，壳体1中部设置有数据交互模块12，所述壳体1中部设置有一层PCB板13，所述PCB板13通过数据连接线3与电感知探测器2连接，所述数据连接线3与PCB板13和电感知探测器2连接成为回路，所述壳体1上端面上设置有若干个凹槽4，每个凹槽4各自与PCB板13上对应设置的数据采集卡槽匹配，所述数据采集卡槽上方通过凹槽安装采集参数分析板5，壳体1通过散热风扇11对壳体1内设置的PCB板13和采集参数分析板5进行散热，所述采集参数分析板5对电感知探测器2采集的电流、电压及温度数据进行分别记录分析，并通过数据交互模块12将操控采集参数分析板5中的数据发送至服务器平台。

在进行实际使用时，首先将壳体放置在待检测的设备一侧，随后将数据连接线插入电感知探测器中，启动电感知探测器，将电感知探测器放在待检测区域上方，转动旋钮启动电感知探测器对待测区域附近的电信号进行数据采集，在该待测区域停留至少5秒后，更换下一个待测区进行检测，在进行检测时，数据连接线实时将采集的电信号数据传输至PCB板中，重复以上操作后，在完成第一次检测后关闭旋钮，采集参数分析板开始工作对采集的电信号进行分析，获取待测区域的电流、电压和温度数据，在完成第一次分析结果后，通过数据交互模块将数据传输至后台服务器中进行备存；

在后台服务器进行数据存储完成后，再次启动电感知探测器，将旋钮多旋转一圈，提高感应板向电磁环圈的供电量以及提高滤波电感的抗扰频率，此时，再次进行一轮待测区域检测获取到第二轮增大了抗扰后的采集的电信号数据，再次通过采集参数分析板进行对应的电信号分析后将分析结果上传至后台服务器中；反复N轮后，通过后台服务器将所有采集数据进行汇总按照加权平均值进行数据权重加成后得到最终待测区域的电流、电压和温度数据。

所述电感知探测器2包括探测筒体21和扩测口22，所述探测筒体21上端面中部设置有旋钮，通过旋钮控制电感知探测器2的开关，所述探测筒体21内设置有感应板23，感应板23下方安装有若干层电磁环圈24，通过感应板23上的电磁环圈24检测扩测口22周围的电信号。

所述电磁环圈24在探测筒体21内至少布设有三层，其中第一层和第三层采用矩形阵列方式布设有至少N组电磁环圈24，中间层中设置有N-2组电磁环圈24，中间层中的电磁环圈24的圆心与第一层相邻两组的电磁环圈24的对称轴线中点重合。本申请文件中的特殊电磁环圈结构，通过至少层方式电磁环圈，增加整个电磁环圈对周围电信号的感知强度，通过层叠和加强强度的方式来加强区域检测力度。

所述扩测口22内壁环形阵列有一圈滤波电感25，通过滤波电感25将扩测周围的杂波信号进行屏蔽。所述扩测口22采用中空圆台结构，扩测口22上端面截面积小于扩测口22下端面的截面积。

所述采集参数分析板5至少设置有三个，分别对电感知探测器2采集的电信号的部分进行分析，分别解析采集数据中的电压数据、电流数据和温度数据。所述服务器平台将采集参数分析板5上传的数据进行备份后，通过区块链节点将备份数据导入节点中进行留存，并在数据备份达到阈值时，按照备份时间先后顺序进行覆盖。

所述壳体1下端面四边角处设置有支撑架6，所述支撑架6下端面安装有吸盘61，通过支撑架6和吸盘61将客体1震动进行消除。所述支撑架6为空心柱结构，内部空心从上至下依次设置有避震弹簧62、限位块63和安装台64，所述避震弹簧62一端设置在壳体1上，另一端与安装台64连接，所述安装台64上端面上设置有避震弹簧62，下端面固定有吸盘61，所述限位块63设置在避震弹簧62与安装台64之间的空心柱内壁上，通过限位块63对避震弹簧62动作范围进行限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置，其特征在于，包括壳体（1）和电感知探测器（2），壳体（1）两侧设置有散热风扇（11），壳体（1）中部设置有数据交互模块（12），所述壳体（1）中部设置有一层PCB板（13），所述PCB板（13）通过数据连接线（3）与电感知探测器（2）连接，所述数据连接线（3）与PCB板（13）和电感知探测器（2）连接成为回路，所述壳体（1）上端面上设置有若干个凹槽（4），每个凹槽（4）各自与PCB板（13）上对应设置的数据采集卡槽匹配，所述数据采集卡槽上方通过凹槽安装采集参数分析板（5），壳体（1）通过散热风扇（11）对壳体（1）内设置的PCB板（13）和采集参数分析板（5）进行散热，所述采集参数分析板（5）对电感知探测器（2）采集的电流、电压及温度数据进行分别记录分析，并通过数据交互模块（12）将操控采集参数分析板（5）中的数据发送至服务器平台；

所述电感知探测器（2）包括探测筒体（21）和扩测口（22），所述探测筒体（21）上端面中部设置有旋钮，通过旋钮控制电感知探测器（2）的开关，所述探测筒体（21）内设置有感应板（23），感应板（23）下方安装有若干层电磁环圈（24），通过感应板（23）上的电磁环圈（24）检测扩测口（22）周围的电信号；所述扩测口（22）内壁环形阵列有一圈滤波电感（25），通过滤波电感（25）将扩测周围的杂波信号进行屏蔽；所述扩测口（22）采用中空圆台结构，扩测口（22）上端面截面积小于扩测口（22）下端面的截面积；所述电磁环圈（24）在探测筒体（21）内至少布设有三层，其中第一层和第三层采用矩形阵列方式布设有至少N组电磁环圈（24），中间层中设置有N-2组电磁环圈（24），中间层中的电磁环圈（24）的圆心与第一层相邻两组的电磁环圈（24）的对称轴线中点重合。

2.如权利要求1所述的一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置，其特征在于：所述采集参数分析板（5）至少设置有三个，分别对电感知探测器（2）采集的电信号的部分进行分析，分别解析采集数据中的电压数据、电流数据和温度数据。

3.如权利要求1所述的一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置，其特征在于：所述服务器平台将采集参数分析板（5）上传的数据进行备份后，通过区块链节点将备份数据导入节点中进行留存，并在数据备份达到阈值时，按照备份时间先后顺序进行覆盖。

4.如权利要求1所述的一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置，其特征在于：所述壳体（1）下端面四边角处设置有支撑架（6），所述支撑架（6）下端面安装有吸盘（61），通过支撑架（6）和吸盘（61）将壳体（1）震动进行消除。

5.如权利要求4所述的一种用于物联网的智能环境数据采集的传感装置，其特征在于：所述支撑架（6）为空心柱结构，内部空心从上至下依次设置有避震弹簧（62）、限位块（63）和安装台（64），所述避震弹簧（62）一端设置在壳体（1）上，另一端与安装台（64）连接，所述安装台（64）上端面上设置有避震弹簧（62），下端面固定有吸盘（61），所述限位块（63）设置在避震弹簧（62）与安装台（64）之间的空心柱内壁上，通过限位块（63）对避震弹簧（62）动作范围进行限定。