CN209842401U - 一种基于边缘计算的工业传感信号采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于边缘计算的工业传感信号采集器，包括云计算平台、第一上传模块、压缩模块、边缘计算平台、第二上传模块、转换模块、传感器信号采集器、解压模块、第一存储模块、第二存储模块、响应模块和报警模块；其中，云计算平台是整个工业网络的信息枢纽中心；第一上传模块用于云计算平台，实现接收数据的上传；压缩模块用于第一上传模块，实现数据的压缩处理；边缘计算平台用于云计算平台，实现系统的整体智能化，以分布式信息处理的方式实现物端的智能和自治；第二上传模块用于边缘计算平台，实现接收数据的上传。本实用新型解决了传感器信号采集与处理上存在缺陷，不存在数据存储及转换功能的问题。

Description

一种基于边缘计算的工业传感信号采集器

技术领域

本实用新型涉及信号采集装置领域，具体为一种基于边缘计算的工业传感信号采集器。

背景技术

数据采集器包括：总线系统数据采集器，物联网数据采集器，以太网数据采集器，防干扰通道隔离型数据采集器，AD转换数据采集器，DA转换数据采集器，模拟量数据采集器，数字量数据采集器，多路数据采集器，开关量数据采集器，温度信号数据采集器，RS232总线数据采集器，RS485总线数据采集器等。在工业系统中，由多种类型的控制设备、传感设备及执行设备构成，其位置布局分散，传感器信号采集节点数量众多，不具备数据存储及转换功能，这使得对于工业数据的采集、分析、储存等处理变得困难，边缘计算是充分利用物端的嵌入式计算能力，以分布式信息处理的方式实现物端的智能和自治，并与云计算结合，通过云端的交互协作，实现系统的预测性维护、能效管理及整体智能化。

工业控制系统在传感器信号采集与处理上存在缺陷，传感器信号采集节点数量众多，不具备数据存储及转换功能，且工业控制高实时性要求与互联网服务质量的不确定性存在矛盾；因此市场急需研制一种基于边缘计算的工业传感信号采集器来帮助人们解决现有的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于边缘计算的工业传感信号采集器，以解决上述背景技术中提出的传感器信号采集与处理上存在缺陷，不存在数据存储及转换功能的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于边缘计算的工业传感信号采集器，包括云计算平台、第一上传模块、压缩模块、边缘计算平台、第二上传模块、转换模块、传感器信号采集器、解压模块、第一存储模块、第二存储模块、响应模块和报警模块；

其中，云计算平台是整个工业网络的信息枢纽中心；

第一上传模块用于云计算平台，实现接收数据的上传；

压缩模块用于第一上传模块，实现数据的压缩处理；

边缘计算平台用于云计算平台，实现系统的整体智能化，以分布式信息处理的方式实现物端的智能和自治；

第二上传模块用于边缘计算平台，实现接收数据的上传；

转换模块用于第二上传模块，根据采集信息的来源及类型对其进行格式转化；

传感器信号采集器用于转换模块，实现信号的采集，同时实现数据的简单处理；

解压模块用于云计算平台，实现压缩的数据的解压处理；

第一存储模块用于云计算平台，实现储存分析计算的数据；

第二存储模块用于边缘计算平台，实现收集数据的暂时储存；

响应模块用于边缘计算平台，实现接收的数据的响应处理；

报警模块用于响应模块，实现输出故障报警信号，同时实现故障发生事件的备份记录。

优选的，所述传感器信号采集器上设置有壳体，所述壳体前端面的上端设置有内壳，所述内壳上设置有采集器，所述采集器内设置有处理器，所述内壳下端的一侧设置有开关，所述开关的下端安装有防雷板，所述防雷板的下端设置有压线夹。

优选的，所述压线夹设置有十二个，且压线夹的端面高于壳体的端面三毫米，所述防雷板嵌入壳体的前端面，所述开关的端面高于壳体的端面一毫米，所述采集器嵌入内壳内，且采集器的尺寸大小小于内壳的尺寸大小，所述处理器嵌入采集器的内部。

优选的，所述传感器信号采集器包括传感器、数据接收模块、第三存储模块、控制模块、通讯模块、数据输出模块和控制器；

其中，传感器用于传感器信号采集器，实现信号的收集；

数据接收模块用于传感器，实现数据的接收；

第三存储模块用于数据接收模块，实现接收数据的暂时存储；

控制模块用于数据接收模块，实现数据的控制管理；

通讯模块用于控制模块，实现已采集数据信息的传递；

数据输出模块用于数据接收模块，实现数据的输出。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该实用新型通过边缘计算平台的设置，以分布式信息处理的方式实现物端的智能和自治，通过压缩模块和第一上传模块上传至云计算平台，通过与云计算平台的协作，实现系统的预测性维护、能效管理及整体智能化。

2、该实用新型通过传感器信号采集器的设置，采集传感器收集到的信号，因在工业系统中传感器的位置分散，其不具备数据存储及转换功能，使整个系统的工业数据的采集、分析、储存等处理变得困难，传感器信号采集器则将这些信号采集后进行上传至边缘计算平台，边缘计算平台能够进行暂时的储存。

3、该实用新型通过采集器的设置，接收传感器的信号，通过处理器的设置能够用来储存暂时的观测数据，保证关机后数据不丢失，保证上传的重要参数，通过防雷板的设置，使装置具有防感应雷击的功能，整个装置安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于边缘计算的工业传感信号采集器

的系统原理图；

图2为本实用新型的传感器信号采集器的结构示意图；

图3为本实用新型的传感器信号采集器的工作原理图。

图中：1、云计算平台；2、第一上传模块；3、压缩模块；4、边缘计算平台；5、第二上传模块；6、转换模块；7、传感器信号采集器；8、解压模块；9、第一存储模块；10、第二存储模块；11、响应模块；12、报警模块；13、壳体；14、内壳；15、处理器；16、采集器；17、开关；18、防雷板；19、压线夹；20、传感器；21、数据接收模块；22、第三存储模块；23、控制模块；24、通讯模块；25、数据输出模块；26、控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-3，本实用新型提供的一种实施例：一种基于边缘计算的工业传感信号采集器，包括云计算平台1、第一上传模块2、压缩模块3、边缘计算平台4、第二上传模块5、转换模块6、传感器信号采集器7、解压模块8、第一存储模块9、第二存储模块10、响应模块11和报警模块12；

其中，云计算平台1是整个工业网络的信息枢纽中心；

第一上传模块2用于云计算平台1，实现接收数据的上传；

压缩模块3用于第一上传模块2，实现数据的压缩处理，将数据压缩后上传能够减少上传时间，且压缩、上传和解压时间相加依旧小于原始数据的上传时间；

边缘计算平台4用于云计算平台1，实现系统的整体智能化，以分布式信息处理的方式实现物端的智能和自治，节省工作时间，响应时间短于传统系统的响应时间；

第二上传模块5用于边缘计算平台4，实现接收数据的上传；

转换模块6用于第二上传模块5，根据采集信息的来源及类型对其进行格式转化，根据数据的格式即能了解此数据的数据类型；

传感器信号采集器7用于转换模块6，实现信号的采集，同时实现数据的简单处理；

解压模块8用于云计算平台1，实现压缩的数据的解压处理；

第一存储模块9用于云计算平台1，实现储存分析计算的数据；

第二存储模块10用于边缘计算平台4，实现收集数据的暂时储存；

响应模块11用于边缘计算平台4，实现接收的数据的响应处理；

报警模块12用于响应模块11，实现输出故障报警信号，同时实现故障发生事件的备份记录。

云计算平台1利用解压模块8的解压数据进行数据的计算，实现大数据分析，自动生成工业生产的未来趋势图，并通过未来趋势图以及后台连接的数据库进行风险回避分析和利益最大化分析，生产企业能够根据分析结果进行趋利避害，实现工业生产的利益最大，可以对边缘计算平台4的历史数据进行访问。

边缘计算平台4是在数据源头，多种能力为一体的开放平台，在数据源头就能就近提供服务，在处理的同时将数据回传，以最快的速度实现网络服务响应，其响应速度快于之前就能加快生产进程，保证生产效率最大化，且出现任何问题都能及时处理，满足工业产业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。

进一步，传感器信号采集器7上设置有壳体13，起到保护的作用，壳体13前端面的上端设置有内壳14，内壳14上设置有采集器 16，进行信号的采集工作，采集器16内设置有处理器15，进行初步的简单处理，内壳14下端的一侧设置有开关17，开关17的下端安装有防雷板18，进行防感应雷击的功能，避免雷电的瞬时高电压的破坏，防雷板18的下端设置有压线夹19。

进一步，压线夹19设置有十二个，满足多条线路的固定需求，且压线夹19的端面高于壳体13的端面三毫米，防雷板18嵌入壳体 13的前端面，开关17的端面高于壳体13的端面一毫米，方便按压，采集器16嵌入内壳14内，不暴露在空气中，防止外界因素对于数据采集的影响，且采集器16的尺寸大小小于内壳14的尺寸大小，处理器15嵌入采集器16的内部。

进一步，传感器信号采集器7包括传感器20、数据接收模块21、第三存储模块22、控制模块23、通讯模块24、数据输出模块25和控制器26；

其中，传感器20用于传感器信号采集器7，实现信号的收集；

数据接收模块21用于传感器20，实现数据的接收，在接收后迅速输出，同时上传控制模块23进行数据处理，同时工作，能够保证响应速度快于之前的层层传输；

第三存储模块22用于数据接收模块21，实现接收数据的暂时存储；

控制模块23用于数据接收模块21，实现数据的控制管理；

通讯模块24用于控制模块23，实现已采集数据信息的传递；

数据输出模块25用于数据接收模块21，实现数据的输出。

传感器20在不同的工业生产的程序中均有设置，收集更加全面，收集工业生产各步骤的数据，在关键生产程序以及易错生产程序中设置的数量更多，保证收集的准确性，全部的生产数据被收集，进行大数据分析计算时，数据越多越全面分析的趋势越接近实际数据，保证分析趋势的准确，数据收集方式为覆盖式收集，其处理和储存能力弱，不覆盖式收集对于其自身不利，及时收集并被快速采集上传，保证重要数据的不遗失。

工作原理：使用时，先利用传感器信号采集器7采集所在区域的传感器20的收集信号，转换模块6根据采集信息的来源及类型对其进行格式转化，第二上传模块5对获取的常规信息进行上传处理，当采集到故障信号时，报警模块12将输出故障报警信号，同时对故障发生事件进行备份记录，边缘计算平台4收集传感器信号采集器7采集的传感器20的信息，响应模块11进行响应处理，其中报警模块 12输出的故障报警信号直接传至响应模块11，压缩模块3将边缘计算平台4的上传信息进行压缩，通过第一上传模块2进行上传，全部信号数据传至云计算平台1，解压模块8对于上传的数据进行解压处理，云计算平台1作为整个工业网络的信息枢纽中心，对工业生产数据进行全局分析和计算，通过全部的数据进行大数据分析，结合现有的生产实际数据分析出工业数据的产生规律，预测工业生产事件发生的概率，第一存储模块9进行数据的储存。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种基于边缘计算的工业传感信号采集器，包括云计算平台(1)、第一上传模块(2)、压缩模块(3)、边缘计算平台(4)、第二上传模块(5)、转换模块(6)、传感器信号采集器(7)、解压模块(8)、第一存储模块(9)、第二存储模块(10)、响应模块(11)和报警模块(12)；

其中，云计算平台(1)是整个工业网络的信息枢纽中心；

第一上传模块(2)用于云计算平台(1)，实现接收数据的上传；

压缩模块(3)用于第一上传模块(2)，实现数据的压缩处理；

边缘计算平台(4)用于云计算平台(1)，实现系统的整体智能化，以分布式信息处理的方式实现物端的智能和自治；

第二上传模块(5)用于边缘计算平台(4)，实现接收数据的上传；

转换模块(6)用于第二上传模块(5)，根据采集信息的来源及类型对其进行格式转化；

传感器信号采集器(7)用于转换模块(6)，实现信号的采集，同时实现数据的简单处理；

解压模块(8)用于云计算平台(1)，实现压缩的数据的解压处理；

第一存储模块(9)用于云计算平台(1)，实现储存分析计算的数据；

第二存储模块(10)用于边缘计算平台(4)，实现收集数据的暂时储存；

响应模块(11)用于边缘计算平台(4)，实现接收的数据的响应处理；

报警模块(12)用于响应模块(11)，实现输出故障报警信号，同时实现故障发生事件的备份记录。

2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的工业传感信号采集器，其特征在于：所述传感器信号采集器(7)上设置有壳体(13)，所述壳体(13)前端面的上端设置有内壳(14)，所述内壳(14)上设置有采集器(16)，所述采集器(16)内设置有处理器(15)，所述内壳(14)下端的一侧设置有开关(17)，所述开关(17)的下端安装有防雷板(18)，所述防雷板(18)的下端设置有压线夹(19)。

3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的工业传感信号采集器，其特征在于：所述压线夹(19)设置有十二个，且压线夹(19)的端面高于壳体(13)的端面三毫米，所述防雷板(18)嵌入壳体(13)的前端面，所述开关(17)的端面高于壳体(13)的端面一毫米，所述采集器(16)嵌入内壳(14)内，且采集器(16)的尺寸大小小于内壳(14)的尺寸大小，所述处理器(15)嵌入采集器(16)的内部。

4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的工业传感信号采集器，其特征在于：所述传感器信号采集器(7)包括传感器(20)、数据接收模块(21)、第三存储模块(22)、控制模块(23)、通讯模块(24)、数据输出模块(25)和控制器(26)；

其中，传感器(20)用于传感器信号采集器(7)，实现信号的收集；

数据接收模块(21)用于传感器(20)，实现数据的接收；

第三存储模块(22)用于数据接收模块(21)，实现接收数据的暂时存储；

控制模块(23)用于数据接收模块(21)，实现数据的控制管理；

通讯模块(24)用于控制模块(23)，实现已采集数据信息的传递；

数据输出模块(25)用于数据接收模块(21)，实现数据的输出。