[發明專利]一種基于6LowPAN協議的物聯網智能監測系統的采集器

在審

• 申請號: 201610315759.8
• 申請日: 2016-05-14
• 公開（公告）號: CN107396427A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 賴擁軍;謝孔英
• 申請（專利權）人: 浙江微科機電有限公司;賴擁軍;謝孔英
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;G08C17/02;H04W84/18;G05B19/048;H05K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于6LowPAN協議的物聯網智能監測系統的采集器，尤其涉及其中的數據采集器的功能模塊設計、與數據中繼器的通訊、數據打包方式、以及采集器的工作和休眠管理等方法。

背景技術

設備運行狀態監測與故障診斷的基本思想源于生物醫學診斷，它是以機械動力學、電子學、信息論為基礎，多學科交叉，多學科融合的工程技術。故障診斷的方法、手段和內容不斷豐富, 現已發展成為一門新的綜合性交叉學科。機械設備實時監測和故障智能診斷系統是將先進的電子傳感技術、數據通訊傳輸技術、大型數據庫應用技術、機械系統故障診斷技術及計算機技術等有機地集成運用于一系列相關的重要生產設備上而建立的一種能在全方位為生產和設備維護人員提供實時、準確、高效的設備管理系統。

目前， 有兩類遠程監測技術：其一，通過生產設備的DCS系統采集設備的運行狀態參數進行遠程監測；其二，通過利用無線傳感網絡來遠程監測設備的運行狀況。這兩種方法存在極大的局限性，不能夠滿足當前生產設備遠程監測和故障診斷的需求。DCS系統在工業生產中對設備狀態的采集是采用有線通訊，基本上采用485或HART通訊協議。其主要的目的是保證生產的工藝的實施，而不是對設備維護和故障診斷。 因為采用有線方式傳輸數據，安裝的傳感器（觀測點）及其有限，現場安裝復雜，安裝的成本也很高。而且，由于采用雙線數據傳輸，數據傳輸速度有限。 因此采用工業中常用的DCS系統技術來實現對設備運行狀態的遠程監測并不合適。常見的無線傳感網絡，包括采用Zigbee和Wireless HART協議的技術，可以避免上述DCS模式監測系統的現場安裝和成本問題，但是，常見的無線傳感網絡存在致命的缺陷：實時性差、數據傳輸量小、可調控性差，基本不能滿足真正意義上的設備運行狀態監測，更無法提供設備故障診斷通常所需要的大量數據。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于6LowPAN協議的物聯網智能監測系統的采集器和相關數據處理方法。

本發明要解決的是現有遠程設備運行狀態監測系統中存在的現場安裝復雜、成本高和數據傳輸速度慢，以及無線傳感網絡的實時性差、數據量小等問題。

在本發明所述的用于設備運行狀態遠程實時監測的采集器，至少包括：采集器的硬件設計、數據采集器的工作和休眠管理、數據打包、以及與數據中繼器之間的無線通訊。

在本發明所述的采集器采用低功耗設計，可以采用電池或外電源進行供電，從而為用戶提供根據現場情況而方便安裝的選擇。

在本發明所述的采集器按照GB3836-2010本質安全ExiaIIb類的規范要求設計，可靠件模塊的設計能保證采集器的本質安全特性。采集器提供多達6個數字信號接口和6個模擬信號接口，可以同時從不同類型的傳感器采集信號。

在本發明所述的采集器在工作時，與中繼器采用基于6LowPAN協議進行無線通訊。采集器和中繼器之間采用無線單跳的連接方式，既方便現場采集器的安裝，又能保證采集器采集的大數據被快速送到中繼器。

在本發明所述的采集器在休眠結束時，喚醒后立即向中繼器發送喚醒通知信息，并等待中繼器的指令。中繼器收到喚醒通知信息并判斷采集器的當前任務并發出相關指令。采集器根據中繼器指令立即進行數據采集處理和發送然后快速進入休眠，或者直接進入休眠。然后等待下一次的喚醒。休眠是采集器關閉芯片的除看門狗以外所有功能， 看門狗采用外置低功耗表晶振作為時鐘。

本發明所述的采集器可以根據中繼器的指令對采集的數據進行處理，包括最大最小平均值快速運算、傅立葉變換、和頻譜分析等。

本發明所述的采集器采用它的MAC地址轉化為IPV6地址用來作為該采集器的唯一標示。

采集器中的數據包的長度不大于以太網中各種路由器允許一次發送最大數據包中的最小長度，因此中繼器或者后面路由器都可以避免數據包過大而需要重新打包的需求，提高的數據傳輸的速度。

本發明所述的采集器采用優先級別定義的方法來確定采集器的數據上傳頻率。所有采集器的缺省優先級別均為1，即：在中繼器的一個掃描周期內，采集器上傳一次數據。 當采集器的級別為2或3，表明采集器在中繼器的一個掃描周期內，應該上傳2或3次數據。以此類推。用戶可以通過客戶端程序更改采集器的優先等級，從而在線動態更改采集器的數據上傳頻率。