CN202889651U - 一种用于面向工矿企业的安全生产云服务平台的无线传感器数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于面向工矿企业的安全生产云服务平台的无线传感器数据采集装置，所述无线传感器数据采集装置根据系统中应用组件功能需要，与被工矿数据设备通过数据或模拟接口，有线或无线接口连接，并将采集频率设置为功能需要的最高频率和精度进行数据采样，采集的数据缓存在自身的存储器内，数据压缩成统一格式后经无线收发单元发射到远程监控中心。其中各无线传感器设备之间也可以进行同步或异步的通讯，构成数据采集集群。
Description
技术领域
本实用新型属于工矿系统自动化信息采集与控制领域，涉及电力系统实时数据采集、处理与控制系统，尤其是基于云计算的工矿实时数据一体化处理系统。
背景技术
互联网中已经广泛地使用云技术，主要包括三种不同的类型，软件即服务SaaS，平台即服务PaaS，基础架构即服务IaaS。其中PaaS提供了用户可以访问的完整或部分的应用程序开发，SaaS则提供了完整的可直接使用的应用程序，比如通过Internet管理企业资源。而IaaS中的云技术以海量数据管理技术、海量数据分布存储技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术最为关键。其中海量数据管理技术和分布式存储技术是数据处理的重要组成部分，云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析，因此，数据管理技术必须能够高效的管理大量的数据，此外还需要冗余存储的方式保证数据的可靠性。云计算系统中广泛使用的数据存储系统是Google的GFS和Hadoop团队开发的GFS的开源实现HDFS。
工矿企业的安全生产在实际的生产运行中，必然有海量数据(如各种安全生产标准、监测的数据、教育培训知识等)需要处理，云服务平台采用分布式计算存储方式，将计算任务分配到多台机器上并行处理，以此提高运算速度。云平台将安全生产企业实际生产积累的数据信息进行统一的管理与存储，为生产过程中提供基于数据的预测、异常检测等功能，实现企业的安全生产。
传统工矿企业的数据采集功能和具体的逻辑判断功能结合紧密，通常由较为单一的硬件设备完成，因此，完成不同的功能就需要配置不同的设备或系统，这些不同功能的设备或系统都有各自独立的数据采集单元。各个数据采集存在着交叉重复采集、利用率不高、数据及信息内容不一致、时间不统一等问题，形成 了以纵向层次多、横向系统多为主要特征的“信息孤岛”，制约了信息的进一步融合和应用，数据及信息的重复采集和重复传输处理势必造成各种资源的浪费。大多数工矿企业中的仪表分成三类：保护类，测控类，计量类，他们都有自己的数据采集和处理单元，可与监控显示系统连接，用于基础参数测量。但也存在以下技术问题：
(1)仪表的精度不同，造成了数据不一致，成本上也不经济。
(2)仪表采集频率不同、算法不同造成了同一个量值在不同的仪表中也不同，数据冗余而且混乱。
(3)系统与设备，设备与设备之间通讯困难，缺乏统一标准。
(4)过程数据缺失，在采样的过程中，产生了大量的过程数据，这些数据对于后期的事故分析或业务扩展都是有价值的，但我们从仪表中取得的都是经过N次运算的“二手数据”，“简化值”。这种独立配置、独立计算、独立功能的装置带来的问题是信息共享差，利用率低和硬、软件资源浪费问题。
为解决以上提到的问题，尤其是数据分别采集、数据分别处理与计算、数据难于共享等关键问题，有必要建立一套新的框架与机制，实现同一类型设备的数据一次采集，能在整套统一的软件应用平台下利用云计算技术实现测控、保护、相量测量、计量等多种应用功能。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种工矿企业的安全生产云服务平台的无线传感器数据采集装置，以解决设备独立配置、独立计算、独立功能的装置带来的信息共享差、利用率低和软、硬件资源浪费的问题。
一种用于面向工矿企业的安全生产云服务平台的无线传感器数据采集装置，所述无线传感器数据采集装置包括核心处理单元、触摸屏、摄像头、话筒、时钟、存储器、电源管理、接口电路、传感器电路组成；所述核心处理单元包括嵌入式控制器、音频接口电路、视频接口电路、触摸屏接口电路、多路串行接口、高速USB接口、无线通讯模块、调试接口和传感器接口电路；所述触摸屏接口电路、存储器、音频接口电路、多路串行接口、无线通讯模块、调试接口和高速USB接口分别与嵌入式控制器双向连接；所述触摸屏与触摸屏接口电路双向连接；所 述话筒和摄像头分别接音频接口电路和视频接口电路的输入端；所述多路串行接口和高速USB接口分别接工矿数据设备；所述视频接口电路的输出端接嵌入式控制器的相应输入端；嵌入式控制器与因特网相连接；电源管理设备用于提供电能，电源采用光伏太阳能板和蓄电池组相组合，其中使用MC3063芯片构成的充放电控制器提供稳定的电压，传感器单元中设置有加速度、压力、温度、光传感器和载荷信号传感器，通过加速度信号和载荷信号来实现对位移的计算，通过压力和温度传感器对环境进行监控；核心处理单元用于传感器信号的采集运算和存储，无线通信模块实现无线信号的接收和发送；嵌入式控制器可采用CC2530ZigBee芯片，以方便地实现以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段信号的发送和接收。
本实用新型可实现同一类型设备数据的一次采集，及测控、保护、相量测量、计量等多种应用。
附图说明
图1无线数据采集设备集群
图2无线数据采集设备结构图
具体实施方式
图1所示的是设置有无线传感器数据采集集群，所述无线传感器数据采集装置根据系统中应用组件功能需要，与被工矿数据设备通过数据或模拟接口，有线或无线接口连接，并将采集频率设置为功能需要的最高频率和精度进行数据采样，采集的数据缓存在自身的存储器内，数据压缩成统一格式后经无线收发单元发射到远程监控中心。其中各无线传感器设备之间也可以进行同步或异步的通讯，构成数据采集集群。
图2所示无线数据采集设备的工作原理图，包括；核心处理单元、触摸屏、摄像头、话筒、时钟、存储器、电源管理、接口电路、传感器电路组成；所述核心处理单元包括嵌入式控制器、音频接口电路、视频接口电路、触摸屏接口电路、多路串行接口、高速USB接口、无线通讯模块、调试接口和传感器接口电路；所述触摸屏接口电路、存储器、音频接口电路、多路串行接口、无线通讯模块、调 试接口和高速USB接口分别与嵌入式控制器双向连接；所述触摸屏与触摸屏接口电路双向连接；所述话筒和摄像头分别接音频接口电路和视频接口电路的输入端；所述多路串行接口和高速USB接口分别接工矿数据设备；所述视频接口电路的输出端接嵌入式控制器的相应输入端；嵌入式控制器与因特网相连接；电源管理设备用于提供电能，电源采用光伏太阳能板和蓄电池组相组合的形式，既能保证设备能有效稳定的长期工作，还可避免布设电源线；其中使用MC3063芯片构成的充放电控制器，以便提供稳定的电压，传感器单元中设置有加速度、压力、温度、光传感器和载荷信号传感器，通过加速度信号和载荷信号来实现对位移的计算，通过压力和温度传感器对环境进行监控。核心处理单元用于传感器信号的采集运算和存储，无线通信模块实现无线信号的接收和发送；嵌入式控制器可采用CC2530ZigBee芯片，以方便地实现以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段信号的发送和接收，例如当用在钻井机上时，钻井机包括电机、四连杆机构、游梁、支架、抽杆；电机通过四连杆机构带动游梁运动，游梁驱动与抽杆做上下运动，数据采集装置上的加速度信号传感器和载荷信号传感器就可以设置在抽杆上，以便采集抽杆的运动参数。此外，所示的无线数据采集单元还可以设置在工矿用电器设备上，用于实时视频、音频、数字化监控工作参数，获取工作状态，并将采集的数据通过多协议网关上传至服务器，服务器根据采集的数据对相应设备的工作状况进行分析，以便得出其运行状态。
Claims (1)
1.一种用于面向工矿企业的安全生产云服务平台的无线传感器数据采集装置，其特征在于：所述无线传感器数据采集装置包括核心处理单元、触摸屏、摄像头、话筒、时钟、存储器、电源管理、接口电路、传感器电路组成；所述核心处理单元包括嵌入式控制器、音频接口电路、视频接口电路、触摸屏接口电路、多路串行接口、高速USB接口、无线通讯模块、调试接口和传感器接口电路；所述触摸屏接口电路、存储器、音频接口电路、多路串行接口、无线通讯模块、调试接口和高速USB接口分别与嵌入式控制器双向连接；所述触摸屏与触摸屏接口电路双向连接；所述话筒和摄像头分别接音频接口电路和视频接口电路的输入端；所述多路串行接口和高速USB接口分别接工矿数据设备；所述视频接口电路的输出端接嵌入式控制器的相应输入端；嵌入式控制器与因特网相连接；电源管理设备用于提供电能，电源采用光伏太阳能板和蓄电池组相组合，其中使用MC3063芯片构成的充放电控制器提供稳定的电压，传感器单元中设置有加速度、压力、温度、光传感器和载荷信号传感器，通过加速度信号和载荷信号来实现对位移的计算，通过压力和温度传感器对环境进行监控；核心处理单元用于传感器信号的采集运算和存储，无线通信模块实现无线信号的接收和发送；嵌入式控制器可采用CC2530ZigBee芯片，以方便地实现以ZigBee为基础的2.4GHzISM波段信号的发送和接收。
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| CN (1) | CN202889651U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105116856A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-12-02 | 重庆铸豪机械有限责任公司 | 基于云平台管理的电机端盖生成系统 |
| CN108649898A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-10-12 | 信阳师范学院 | 基于nbiot的汇流箱采集与发射装置 |
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2012
- 2012-09-25 CN CN201220499004.5U patent/CN202889651U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN108649898A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-10-12 | 信阳师范学院 | 基于nbiot的汇流箱采集与发射装置 |
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