[發明專利]一種智能工廠信號采集濾波方法

在審

• 申請號: 201711375689.6
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108062052A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 陳平;熊明春;王者師
• 申請（專利權）人: 惠州市物聯微電子有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 佛山覽眾深聯知識產權代理事務所(普通合伙) 44435
• 代理人: 劉先珍

本發明公開了一種智能工廠信號采集濾波方法，步驟為：首先進行時間窗多點采樣實現電平高低狀態確認，然后通過時間窗平移實現電平狀態切換識別，最后通過軟件實現濾波。電平表現上一般為高、低電平切換的方波信號，本質上是對高、低電平的一種狀態確認和轉換識別。本發明的濾波方法，也就是聚焦于這兩點，即電平狀態確認和轉換識別。本發明核心是使用時間窗多點采樣和時間窗平移，來實現對信號的濾波。和傳統的單點采樣不一樣，單點采樣若采集在干擾信號的疊加時刻，則信號狀態識別可能出錯。該濾波方法，原理不復雜，軟件實現容易。該濾波方法，不僅僅只能應用于工廠環境，也可應用于其他干擾較大的環境和項目中。

技術領域

本發明涉及一種信號采集濾波方法，特別涉及一種智能工廠信號采集濾波方法，屬于智能工廠信號采集技術領域。

背景技術

智能工廠是智能制造領域的一個應用分支。智能工廠不可或缺的一個環節是從機床上獲取數據，數據包括加工工藝參數和所生產產品數據。從機床上獲取數據，有兩種方式，一是從機床控制系統PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)直接讀取數據，二是用狀態傳感器(如接近開關)產生數據。不管哪種方式從數據源獲取數據，因工廠環境干擾因素多(PLC本身產生的干擾、機床運動控制電機產生的干擾等)，都面臨一個數據源信號在采集過程中被環境干擾的問題。

工廠數據源信號采集，往往外接設備，采集某一執行部件的狀態，在信號中表現為高電平或者低電平。由于環境的干擾，在正常低電平的時候，可能會產生一個不期望的短時高電平尖峰，在正常高電平的時候，也有可能會產生一個不期望的短時間低峰。針對非預期的短時干擾電平，信號處理過程中，需要使用濾波方法去除干擾，以獲得真實數據。濾波有硬件濾波和軟件數字濾波，本專利提出一種軟件濾波方法，以在工廠較惡劣的環境中也能將信號去偽存真，得到真實數據。

發明內容

本發明針對環境干擾較大的以電平表示的數字信號，提出一種軟件濾波方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

本發明提供了一種智能工廠信號采集濾波方法，步驟為：

一、時間窗多點采樣實現電平高低狀態確認：

實際信號在理想信號的基礎上，疊加了干擾信號，在實際信號中單點采樣，若在低電平時段內的A點采樣，低電平被識別為了高電平，若在高電平時段內的B點采樣，高電平被識別為了低電平，則信號狀態確認出錯；

高低電平狀態確認算法為：在時間窗T內，間隔時間為t多點采樣，采樣點總數為N，采樣點分別為1到N，每個采樣點得到一個或高或低的信號狀態；若N個電平狀態中，至少有M(M<＝N)個為低電平，則時間窗總電平識別為低電平，否則為高電平，其中的參數T、t、N和M需要根據信號的時域實際寬度確定，M可取N/2；將時間窗總電平作為時間窗后邊沿時刻的電平，電平狀態確認完成；

二、時間窗平移實現電平狀態切換識別：

當前信號電平確認方法：在時域時間軸上，以間隔t一直采樣，并至少記錄N個采樣點電平，時間窗寬度T為t*(N-1)，從最后一次采樣開始，在過去時間的歷史采樣中，取N個采樣點的電平狀態，其中若至少有M(M<＝N)個為低電平，則當前電平識別為低電平，否則為高電平，該方法和前述時間窗多點采樣的原理是一致的，只是時間窗多點采樣的時間窗后邊沿為當前時刻；

時間窗平移是指：時間窗寬度固定，一直以最后一次采樣時間點為參考，N個歷史電平記錄一直在滾動更新，當前信號狀態在最新一次采樣后也一直在同步更新，這樣，信號電平狀態判斷所依據的時間窗在時域上表現為一個移動的時間窗口，即為時間窗平移；

電平狀態的切換識別：隨著時間窗的平移，當前時間窗信號狀態同步更新，當時間窗信號狀態從高到低或從低到高變換時，電平狀態的切換就識別了出來，可以觸發業務的應對處理；