CN215576171U - 一种数据采集传输控制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据采集传输控制设备，包括：主控装置，与主控装置电性连接的时钟装置、存储装置；数据采集装置，数据采集装置的输出端与主控装置电性连接，数据采集装置的输入端与焊接参数传感器电性连接；串口通信装置，串口通信装置的输出端与主控装置电性连接，串口通信装置的输入端与环境传感器电性连接；无线通信装置，无线通信装置的输入端与主控装置电性连接，无线通信装置的输出端与云服务器通信连接。本实用新型解决了相关技术中在数据传输过程中一旦出现数据传输不稳定或者中断的情况时，就会造成数据丢失，进而导致数据传输可靠性低的技术问题，实现了提高数据传输可靠性的技术效果。

Description

一种数据采集传输控制设备

技术领域

本实用新型涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种数据采集传输控制设备。

背景技术

近年来，油气管道建设对焊接施工质量提出了越来越高的要求，管道焊接施工数字化管控技术应运而生，该技术实施的关键环节为现场焊接参数的采集与传输，因此数据采集传输设备传输数据时的可靠性将直接影响焊接施工数字化系统的关键指标。

目前，针对焊接施工的数据采集与传输系统，由于尚不具备数据缓存以及自动补传功能，在数据传输过程中，一旦出现数据传输不稳定或者中断，就会造成数据丢失，而现场焊接数据的缺失将严重影响对施工的过程管理与质量控制。因传输网络发生故障时会丢失数据，进而，导致数据传输可靠性低，另外由于施工信息录入比较复杂，手动录入施工信息时也容易出错，数据的错误率较高，因此，数据传输的可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型实施例通过提供一种数据采集传输控制设备，解决了相关技术中数据传输可靠性低的技术问题。

第一方面，本实用新型通过本实用新型一实施例提供了一种数据采集传输控制设备，包括：主控装置，与所述主控装置电性连接的时钟装置、存储装置；数据采集装置，所述数据采集装置的输出端与所述主控装置电性连接，所述数据采集装置的输入端与焊接参数传感器电性连接；串口通信装置，所述串口通信装置的输出端与所述主控装置电性连接，所述串口通信装置的输入端与环境传感器电性连接；无线通信装置，所述无线通信装置的输入端与所述主控装置电性连接，所述无线通信装置的输出端与云服务器通信连接。

优选地，所述数据采集装置，包括：模数转换器，所述模数转换器的输出端与所述主控装置电性连接，所述模数转换器的输入端与所述焊接参数传感器电性连接；二维码扫描器，所述二维码扫描器的输出端与所述主控装置电性连接，所述二维码扫描器的输入端与所述二维码扫描枪电性连接。

优选地，所述无线通信装置包括无线通信模组以及第一接口天线，所述无线通信模组通过第一接口天线与所述云服务器通信连接。

优选地，所述二维码扫描器包括二维码扫描模组以及第二接口天线，所述二维码扫描模组通过所述第二接口天线与二维码扫描枪通信连接。

优选地，所述时钟装置，包括：振荡电路，与所述主控装置电性连接；电池，与所述振荡电路电性连接；SRAM存储区域，与所述振荡电路电性连接。

优选地，所述数据采集传输控制设备，还包括：直流电源模组，与所述主控装置、所述二维码扫描模组以及所述模数转换器电性连接。

优选地，所述直流电源模组设置有自恢复保险丝和肖特基二极管。

优选地，所述数据采集传输控制设备，还包括显示屏，所述显示屏与所述主控装置电性连接。

优选地，所述数据采集传输控制设备，还包括：电路板，所述主控装置、所述时钟装置、所述存储装置、所述数据采集装置、所述串口通信装置以及所述无线通信装置设置于所述电路板上；金属外壳，所述电路板设置于所述金属外壳内。

优选地，所述数据采集传输控制设备，还包括：多个接线端子，所述模数转换模组和所述串口通信装置通过对应所述接线端子分别与所述焊接参数传感器和所述环境传感器电性连接；所述无线通信模组、所述二维码扫描模组以及所述显示屏通过对应所述接线端子与所述电路板电性连接；所述金属外壳设置多个开孔，所述接线端子设置于所述开孔位置。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本实用新型实施例，由于设置了数据采集装置与焊接参数传感器之间的电性连接，能够不间断地向主控装置发送焊接施工数据，通过设置串口通信装置与环境传感器之间的电性连接，能够不间断地向主控装置发送环境温湿度数据；由于设置了主控装置与无线通信装置之间的电性连接，能够在无线通信装置与云服务器的通信连接正常时，通过无线通信装置实时将焊接施工数据和环境温湿度数据打包形成的施工数据包发送给云服务器。又由于主控装置与存储装置之间电性连接，以及主控装置与时钟装置之间的电性连接，使得能够在无线通信装置与云服务器之间通信连接异常时，将施工数据包写入存储装置，以及将数据指针写入时钟装置；继而，在与外界通信异常时暂时在内部存储施工数据包，直到无线通信装置与云服务器的通信连接恢复正常时，能够利用数据指针调取通信连接异常期间暂时存储的施工数据包，以及当前打包的施工数据包，通过无线通信装置与云服务器之间的通信连接将这些施工数据包补发至云服务器。实现了在数据传输过程中即使出现传输不稳定或者中断的情况，也不会丢失数据，从而实现了提高数据传输可靠性的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例中数据采集传输控制设备的结构示意图；

图2为图1中时钟装置的结构示意图；

图3为图1中数据采集装置的结构示意图；

图4为图3中二维码扫描器的结构示意图；

图5为图1中无线通信装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中数据采集传输控制设备在一种或者多种实施方式下的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种数据采集传输控制设备，以解决相关技术中数据传输可靠性低的技术问题。

本实用新型实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

通过设置数据采集装置与焊接参数传感器之间的电性连接，能够不间断地向主控装置发送焊接施工数据，通过设置串口通信装置与环境传感器之间的电性连接，能够不间断地向主控装置发送环境温湿度数据；由于设置了主控装置与无线通信装置之间的电性连接，能够在无线通信装置与云服务器的通信连接正常时，通过无线通信装置实时将焊接施工数据和环境温湿度数据打包形成的施工数据包发送给云服务器。又由于主控装置与存储装置之间的电性连接，以及主控装置与时钟装置之间电性连接，使得能够在无线通信装置与云服务器之间通信连接异常时，将施工数据包写入存储装置，以及将数据指针写入时钟装置；继而，在与外界通信异常时暂时在内部存储施工数据包，直到无线通信装置与云服务器的通信连接恢复正常时，能够利用数据指针调取通信连接异常期间暂时存储的施工数据包，以及当前打包的施工数据包，通过无线通信装置与云服务器之间的通信连接将这些施工数据包补发至云服务器。实现了在数据传输过程中即使出现传输不稳定或者中断的情况，也不会丢失数据，从而实现了提高数据传输可靠性的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本实用新型实施例提供的一种数据采集传输控制设备，可按照使用需求设置在油气管道的施工数字化系统中，当然也可设置于其他具有数据传输的系统中，例如在对船舶、车辆进行焊接的焊接系统中。

请参考图1所示，本实用新型实施例提供的数据采集传输控制设备包括：主控装置10，与主控装置10电性连接的时钟装置20、存储装置30；数据采集装置40，数据采集装置40的输出端与主控装置10电性连接，数据采集装置40的输入端与焊接参数传感器70电性连接；串口通信装置50，串口通信装置50的输出端与主控装置10电性连接，串口通信装置50的输入端与环境传感器80电性连接；无线通信装置60，无线通信装置60的输入端与主控装置10电性连接，无线通信装置60的输出端与云服务器通信连接。

在本实用新型实施例中，请参考图2所示，时钟装置20包括振荡电路201、电池202以及SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)存储区域203；振荡电路201与主控装置10电性连接，振荡电路201用于产生时间数据；电池202与振荡电路201电性连接，电池202用于向振荡电路201提供后备供电；SRAM存储区域203与振荡电路201电性连接，SRAM存储区域203用于暂存施工信息数据和数据指针。

具体的，振荡电路201可以是LC振荡电路、石英晶体振荡电路或者RC振荡电路，电池202可采用纽扣电池。SRAM存储区域203采用无符号整形数据类型的方式存放主控装置10转存的施工信息数据和数据指针，其中，数据指针的值可采用长度为4Byte的无符号整形数据类型。

在一些实施例方式中，时钟装置20可采用带有超高精度I²C(Inter IntegratedCircuit)总线、236字节并且有电池备份SRAM的实时时钟。

在本实用新型实施例中，存储装置30用于存储施工数据包。具体的，存储装置30可以是16GByte甚至更大容量的TF卡，采用FatFS(FAT文件系统)的方式写入施工数据包。

在本实用新型实施例中，数据采集装置40用于获取焊接施工数据。在一些实施方式中，请参考图3，数据采集装置40包括：模数转换器401和二维码扫描器402，其中，模数转换器401与主控装置10电性连接，模数转换器401用于获取焊接参数传感器70采集的焊接数据，并将焊接数据转换为电压信号后写入主控装置10。

在具体实施过程中，模数转换器401可以采用16位同步采样的ADC(Analog toDigital Converter，模拟数字转换器)。模数转换器401接收来自各焊接参数传感器70的4～20mA模拟电流信号，通过内置的250欧姆采样电阻将模拟电流信号转换为电压信号，最后同步转换为焊接施工数据并写入主控装置10的RAM中。

其中，模数转换器401与主控装置10采用SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)电性连接，SPI通信采样频率可以设置为1kHz。

在具体实施过程中，焊接参数传感器70包括：用于采集焊接电流的电流传感器、用于采集焊接电压的电压传感器、用于采集焊接层间温度的温度传感器以及用于采集气体流量的气体流量传感器等用于获取各种焊接参数的传感器。

而二维码扫描器402与主控装置10电性连接，二维码扫描器402用于获取施工信息数据。请参考图4所示，二维码扫描器402包括二维码扫描模组4021以及第二接口天线4022，二维码扫描模组4021通过第二接口天线4022与二维码扫描枪通信连接。其中，焊接施工数据包括：焊接数据以及施工信息数据，施工信息数据包括焊机编号、焊工编号以及焊口编号。

在具体实施过程中，二维码扫描器402用于接收无线二维码扫描枪发送的各种施工信息数据，例如焊机编号、焊工编号、焊口编号等，然后二维码扫描器402将这些施工信息数据发送给主控装置10，主控装置10进一步将这些施工信息数据直接转存至时钟装置20的SRAM存储区域203中，通过二维码扫描器402录入施工信息数据，降低了数据录入阶段的错误率，进而提高了数据传输的可靠性。

其中，第二接口天线4022可以是采用TNC接口、MMCX接口或者SMA接口的接口天线。

在本实用新型实施例中，串口通信装置50，用于获取环境传感器80采集的环境温湿度数据，并将环境温湿度数据转换为标准协议数据后写入主控装置10。

在具体实施过程中，串口通信装置50可以是RS-232C串口、RS-422串口、或者RS-485串口。串口通信装置50将来自环境传感器80的环境温湿度信号转换为标准UART协议信号同写入主控装置10的RAM中，其中，串口通信装置50可以采用满足RS-485串行协议的低功耗半双工收发器；串口通信装置50与主控装置10采用UART接口通信，可以将通信速率设置为9600bps，并且还可以在串口通信装置50与环境传感器80接口的位置设置陶瓷气体放电管、瞬态电压抑制器以及100mA 60V的自恢复保险丝，以实现防止浪涌现象以及雷电保护的作用。

在具体实施过程中，环境传感器80包括：温度传感器、湿度传感器、气压传感器等用于获取各种环境温湿度数据的传感器。

在本实用新型实施例中，无线通信装置60，用于：在无线通信装置60通信正常时，实时发送主控装置10打包的施工数据包，在无线通信装置60的通信异常消除后，将从存储装置30读取的施工数据包补发至云服务器。

具体的，请参考图5所示，无线通信装置60包括无线通信模组601以及第一接口天线602，无线通信模组601通过第一接口天线602与云服务器通信连接。

在具体实施过程中，无线通信模组601可以是WiFi通信模组、3G通信模组或者4G通信模组，甚至是传输距离更远的通信模组，以实现与云服务器的无线通信并传输数据。

其中，第一接口天线602可以是采用TNC接口、MMCX接口或者SMA接口的接口天线。

在本实用新型实施例中，主控装置10用于处理焊接施工数据，并监测无线通信装置60的通信状态；若监测到无线通信装置60发生通信异常，则主控装置10将焊接施工数据和环境温湿度数据打包为施工数据包，并将与施工数据包对应的数据指针写入时钟装置20；直至无线通信装置60的通信状态恢复正常，主控装置10从时钟装置20读取数据指针，并基于数据指针从存储装置30中读取缓存的施工数据包。

在具体实施过程中，主控装置10的MCU(Micro Control Unit，微控制单元)可以是32位通用MCU。

在正常情况下，主控装置10用于将焊接施工数据和环境温湿度数据，连同从时钟装置20读取的时间数据，通过Modbus-TCP协议封装为施工数据包并通过无线通信装置60发送至云服务器。

具体的，无线通信装置60发送施工数据包的频率可以为1s/次，无线通信装置60接收云服务器反馈信息的频率可以为1s/次；当然无线通信装置60发送施工数据包的频率还可以是0.5s/次、1.5s/次或者1.2s/次。

在通信故障期间，即主控装置10在1s内未收到云服务器的反馈信息，当然云服务器反馈信息的频率还可以是0.5s/次、1.5s/次或者1.2s/次。主控装置10首先会将当前处理的焊接施工数据和环境温湿度数据，连同从时钟装置20读取的时间数据，通过Modbus-TCP协议封装为施工数据包，然后再将这些施工数据包写入存储装置30中的同时，生成与施工数据包一一对应的数据指针，进一步地，将这些数据指针存放于时钟装置20的SRAM存储区域203中。

需要说明的是，在通信故障期间，主控装置10会将封装好的施工数据包连续写入存储装置30，并且将数据指针连续存放于时钟装置20的SRAM存储区域203中，同时，主控装置10通过无线通信装置60不断发送“心跳”数据至云服务器，以查询通信状态，直至通信故障消除。

在通信故障消除后，主控装置10读取时钟装置20的SRAM存储区域203中存放的数据指针，并利用数据指针从存储装置30中读取出一一对应的施工数据包，最后，主控装置10控制无线通信装置60将通信故障期间未发送成功的施工数据包进行补传，无线通信装置60补传的频率可以设置为1s/次。

需要说明的是，主控装置10在对通信故障期间未发送成功的施工数据包进行补传的同时，会实时将当前打包的施工数据包通过无线通信装置60发送给云服务器。

作为一可选的实施方式，请参考图6，本实用新型实施例提供的数据采集传输控制设备，还包括：直流电源模组90。直流电源模组90与主控装置10、二维码扫描器402以及模数转换器401电性连接，直流电源模组90连接24V直流电源，直流电源模组90包括一级DC-DC降压和二级LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)降压电路，因此，可以通过一级DC-DC降压和二级LDO降压，分别得到第一直流电压和第二直流电压，其中，第一直流电压为模数转换器401和二维码扫描器402供电，第二直流电压为主控装置10供电。

具体的，直流电源模组90设置有自恢复保险丝(未图示)和肖特基二极管(未图示)，其中，自恢复保险丝用于防止因电源过载而损坏回路中的元器件。

在具体实施过程中，直流电源模组90通过外部直流24V获得电源，并且通过一级DC-DC降压和二级LDO降压，分别得到5V直流电压和3.3V直流电压，其中，3.3V直流电压为主控装置10供电，5V直流电压为模数转换器401和二维码扫描器402供电；自恢复保险丝可设置在直流电源模组90的输入端，其规格可以是2A自恢复保险丝；肖特基二极管用于防止因出现浪涌而损坏回路中的元器件。

作为一可选的实施方式，请参考图6，本实用新型实施例提供的数据采集传输控制设备还包括显示屏100。显示屏100与主控装置10电性连接，显示屏100用于实时显示焊接施工数据以及环境温湿度数据，显示屏100可以是OLED显示屏、LCD屏或者数码显像管等。

作为一可选的实施方式，请参考图6，本实用新型实施例提供的数据采集传输控制设备还包括金属外壳110、设置于金属外壳110内的电路板120以及多个接线端子(未图示)。其中，金属外壳110设置多个开孔，接线端子设置于开孔位置；模数转换器401和串口通信装置50通过对应接线端子分别与焊接参数传感器70和环境传感器80电性连接；无线通信模组601、二维码扫描器402以及显示屏100通过对应接线端子与电路板90电性连接。

在具体实施过程中，可以在金属外壳110的一侧设置三个开孔，以与电路板120上设置的接线端子相配合，这些接线端子可以分别与串口通信装置50的通信接口、模数转换器402的输入端接口以及直流电源模组90的电源输入接口电性连接；也可以在金属外壳110的另一侧设置三个开孔，以与电路板120上设置的接线端子相配合，这些接线端子可以分别与无线通信装置60的网络配置接口、无线通信装置60的第一天线接口602以及二维码扫描器402的第二天线接口4022电性连接；另外，还可以在金属外壳110正面设置矩形窗口，以使显示屏80通过该窗口外露。

上述本实用新型实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1、在本实用新型实施例公开的数据采集传输控制设备，由于设置了数据采集装置40与焊接参数传感器70之间的电性连接，能够不间断地向主控装置10发送焊接施工数据，通过设置串口通信装置50与环境传感器80之间的电性连接，能够不间断地向主控装置10发送环境温湿度数据；由于设置了主控装置10与无线通信装置60之间的电性连接，能够在无线通信装置60与云服务器的通信连接正常时，通过无线通信装置60实时将焊接施工数据和环境温湿度数据打包形成的施工数据包发送给云服务器。又由于主控装置10与存储装置30之间电性连接，以及主控装置10与时钟装置20之间的电性连接，使得能够在无线通信装置60与云服务器之间通信连接异常时，将施工数据包写入存储装置30，以及将数据指针写入时钟装置20；继而，在与外界通信异常时暂时在内部存储施工数据包，直到无线通信装置60与云服务器的通信连接恢复正常时，能够利用数据指针调取通信连接异常期间暂时存储的施工数据包，以及当前打包的施工数据包，通过无线通信装置60与云服务器之间的通信连接将这些施工数据包补发至云服务器。实现了在数据传输过程中即使出现传输不稳定或者中断的情况，也不会丢失数据，从而实现了提高数据传输可靠性的技术效果。

2、在本实用新型实施例中，由于二维码扫描器402与主控装置10电性连接，二维码扫描器402通过引出第二接口天线与外界通信；通过二维码扫描器402就能获取施工信息数据，例如焊机编号、焊工编号以及焊口编号，因此，采用二维码扫描的方式，实现了复杂施工信息的录入，提高了人机交互效率的同时，也降低了数据录入阶段的错误率，实现了提高数据传输可靠性的效果。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种数据采集传输控制设备，其特征在于，包括：

主控装置，与所述主控装置电性连接的时钟装置、存储装置；

数据采集装置，所述数据采集装置的输出端与所述主控装置电性连接，所述数据采集装置的输入端与焊接参数传感器电性连接；

串口通信装置，所述串口通信装置的输出端与所述主控装置电性连接，所述串口通信装置的输入端与环境传感器电性连接；

无线通信装置，所述无线通信装置的输入端与所述主控装置电性连接，所述无线通信装置的输出端与云服务器通信连接。

2.如权利要求1所述的数据采集传输控制设备，其特征在于，所述数据采集装置，包括：

模数转换器，所述模数转换器的输出端与所述主控装置电性连接，所述模数转换器的输入端与所述焊接参数传感器电性连接；

二维码扫描器，所述二维码扫描器的输出端与所述主控装置电性连接，所述二维码扫描器的输入端与所述二维码扫描枪电性连接。

3.如权利要求1所述的数据采集传输控制设备，其特征在于，所述无线通信装置包括无线通信模组以及第一接口天线，所述无线通信模组通过第一接口天线与所述云服务器通信连接。

4.如权利要求2所述的数据采集传输控制设备，其特征在于，所述二维码扫描器包括二维码扫描模组以及第二接口天线，所述二维码扫描模组通过所述第二接口天线与二维码扫描枪通信连接。

5.如权利要求1所述的数据采集传输控制设备，其特征在于，所述时钟装置，包括：

振荡电路；与所述主控装置电性连接；

电池，与所述振荡电路电性连接；

SRAM存储区域，与所述振荡电路电性连接。

6.如权利要求2所述的数据采集传输控制设备，其特征在于，所述数据采集传输控制设备，还包括：

直流电源模组，与所述主控装置、所述二维码扫描模组以及所述模数转换器电性连接。

7.如权利要求6所述的数据采集传输控制设备，其特征在于，所述直流电源模组设置有自恢复保险丝和肖特基二极管。

8.如权利要求2所述的数据采集传输控制设备，其特征在于，所述数据采集传输控制设备，还包括显示屏，所述显示屏与所述主控装置电性连接。

9.如权利要求8所述的数据采集传输控制设备，其特征在于，所述数据采集传输控制设备，还包括：

电路板，所述主控装置、所述时钟装置、所述存储装置、所述数据采集装置、所述串口通信装置以及所述无线通信装置设置于所述电路板上；

金属外壳，所述电路板设置于所述金属外壳内。

10.如权利要求9所述的数据采集传输控制设备，其特征在于，所述数据采集传输控制设备，还包括：

多个接线端子，所述模数转换器和所述串口通信装置通过对应所述接线端子分别与所述焊接参数传感器和所述环境传感器电性连接；所述无线通信模组、所述二维码扫描模组以及所述显示屏通过对应所述接线端子与所述电路板电性连接；

所述金属外壳设置多个开孔，所述接线端子设置于所述开孔位置。

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