[發明專利]機器設備數據采集方法以及采集系統

有效

• 申請號: 201711315280.5
• 申請日: 2017-12-09
• 公開（公告）號: CN108063809B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 梁興偉
• 申請（專利權）人: 深圳盛達偉科技有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W76/19;G06F15/78
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所(普通合伙) 31245
• 代理人: 郭薔;曹立維

本發明涉及數據采集技術領域，其目的是提供一種機器設備數據采集方法和數據采集系統，能夠平衡采集速率與發送速率，保證發送操作占用較短的時間，并且在發生網絡不順暢的情況下仍能夠保證數據的傳輸完整，確保不會丟失數據。該方法是使用NodeMCUrrent作為主控制器一邊采集數據，并同時通過TCP協議進行數據傳輸的方法，具體包括：采集數據、WiFi重連和傳送數據三個部分。基于所述數據采集方法的數據采集系統包括：配置模塊、列隊模塊、確認移除模塊、發送模塊、任務模塊、初始化模塊。

技術領域

本發明涉及機器設備數據的處理技術領域，具體來說，是涉及一種機器設備數據采集方法以及采集系統。

背景技術

機器設備的數據采集在市場上有多種方法：現在常用的方式是選用Arduino采集數據。Arduino是用來建電子類產品的一個開源的平臺，和ESP8266結合就可以把本身采集到的數據發到指定的地方。使用Arduino采集傳感器數據然后通過AT指令命令ESP8266發送的架構，如圖1所示。

這種架構最大的弊端就在于數據采集者與發送者不是同一個設備，于是需要兩個MCU(微控制單元)之間進行交互，工作量巨大，還很容易出錯。

同時，在使用各種MCU進行數據采集與發送時，存在以下三個方面的難點：(1)采樣的數據源源不斷地產生，屬于高頻事件，而發送的頻率卻是很低，如何解決采樣速率與發送速率頻率不一致的問題，使得數據的采樣和發送達到平衡狀態；(2)如果發生網絡情況不順暢時，如何保證數據的傳輸的完整，不丟失數據；(3)采樣頻率往往比較高，這意味著發送操作占用時間必須足夠短，否則會使得下一次采樣時間延后。只有解決了以上三個方面的難點，才能保證網絡傳輸的速度與穩定性。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種機器設備數據采集方法，能夠平衡采集速率與發送速率，保證發送操作占用較短的事件，并且在發生網絡情況不順暢時仍能夠保證數據的傳輸完整，確保不會丟失數據。

本發明的另一目的是提供一種基于上述機器設備數據采集方法的數據采集系統。

為了上述目的，本發明把ESP8266刷成NodeMCU，使用NodeMCU做主控制器。NodeMCU是一個32位CPU、1～8MB閃存、80KB RAM與一塊WiFi射頻芯片的結合體，兼有強大的運算能力、持久化存儲能力和WiFi功能。由于其自帶WiFi功能而且價格低廉，非常適合作為設備傳感器數據無線采集終端。同時，本發明采用更為輕量、高效的，也更適用于嵌入式系統的腳本語言Lua來取代傳統的嵌入式語言c或c++，用Lua語言給NodeMCU編程。架構如圖2所示。

本發明直接把傳感器與NodeMCU相連，那么NodeMCU就可以一邊采集數據一邊發送數據，NodeMCU同時作為數據采集者和發送者，即使有交互也是在同一個MCU內部，共享同一片內存，線程(協程)的調度也容易得多，不僅節約了硬件也節約了軟件。

本發明一種機器設備數據采集方法，該方法是使用NodeMCUrrent作為主控制器一邊采集數據，并同時通過TCP協議進行數據傳輸的方法，具體包括：

(一)采集數據，包括：

(1.1)在NodeMCU的內存中建立一個列隊，采集線程以固定的頻率采集傳感器數據并塞入隊列的尾部，形成隊尾；

(1.2)當隊尾達到預先設定的大小后，就把當前隊尾全部寫入文件名為qf_x(x＝0,1,2,3,……)的文件中，然后把當前內存中的隊尾清空；

(二)WiFi重連，設置成每間隔一定時間T1重新連接一下WiFi；

(三)傳送數據，包括：

(3.1)讀取待發送數據：在隊列內部維護一個cache(緩存文件)，當需要獲取待發送的數據時，調用peekPacket函數，判斷cache是否為空：