[發(fā)明專(zhuān)利]基于4G/5G的北斗同步高速實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳感器采集系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010024167.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110830949B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞠曉臣;趙欣欣;蘇永華;郭輝;肖鑫;潘永杰;樂(lè)思韜;朱穎;嚴(yán)乃杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所;中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司;中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04W4/38
• 分類(lèi)號(hào): H04W4/38;H04L29/08;G08C17/02;H04Q9/00;H04W56/00;H04J3/06;G01D21/02
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

1.一種基于4G/5G的北斗同步高速實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳感器采集系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感器、FPGA芯片組、北斗校時(shí)模塊、觸發(fā)/電源模塊、供電/通信復(fù)合模塊和4G/5G通信模塊；其中，

所述傳感器向所述FPGA芯片組發(fā)送傳感器檢測(cè)信息；

所述北斗校時(shí)模塊通過(guò)所述觸發(fā)/電源模塊向所述供電/通信復(fù)合模塊發(fā)送校時(shí)信息；在車(chē)輛未經(jīng)過(guò)時(shí)，所述觸發(fā)/電源模塊用于對(duì)不同無(wú)線(xiàn)傳感器采集系統(tǒng)的所述傳感器之間的校時(shí)操作，此時(shí)傳感器均工作在等待狀態(tài)，并以給定周期執(zhí)行檢測(cè)操作，若檢測(cè)信息中包含超限數(shù)據(jù)，則超限數(shù)據(jù)以生產(chǎn)簡(jiǎn)報(bào)的方式通過(guò)4G/5G通信模塊上傳至云端；

所述觸發(fā)/電源模塊在有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，還向所述供電/通信復(fù)合模塊發(fā)送觸發(fā)信息；所述觸發(fā)/電源模塊在車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)觸發(fā)，并拉高供電/通信復(fù)合模塊電壓，傳感器觸發(fā)并獲取觸發(fā)時(shí)刻前后固定時(shí)長(zhǎng)的檢測(cè)信息，檢測(cè)信息上傳至云端，其中超限數(shù)據(jù)以生產(chǎn)簡(jiǎn)報(bào)的方式通過(guò)4G/5G通信模塊上傳至云端；

所述供電/通信復(fù)合模塊給FPGA芯片組進(jìn)行供電并分離出校時(shí)信息和觸發(fā)信息發(fā)送至所述FPGA芯片組；

所述4G/5G通信模塊連接所述FPGA芯片組，F(xiàn)PGA芯片組在收到觸發(fā)信息時(shí)，4G/5G通信模塊以生產(chǎn)簡(jiǎn)報(bào)的方式將觸發(fā)信息實(shí)時(shí)上報(bào)至云端，并將所述檢測(cè)信息中的超限數(shù)據(jù)以生產(chǎn)簡(jiǎn)報(bào)的方式上報(bào)至云端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于4G/5G的北斗同步高速實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳感器采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)采集模塊和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，所述傳感器依次連接所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和所述數(shù)據(jù)采集模塊；

信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將傳感器發(fā)送的微振信號(hào)放大，并將電流電壓信號(hào)進(jìn)行整形濾除干擾；

數(shù)據(jù)采集模塊用于采集經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換后檢測(cè)信息的參數(shù)數(shù)據(jù)，包括24位電流、24位電壓、24位頻率，以及振動(dòng)加速度頻譜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于4G/5G的北斗同步高速實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳感器采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括時(shí)鐘模塊和存儲(chǔ)模塊，所述時(shí)鐘模塊和所述存儲(chǔ)模塊均連接所述FPGA芯片組；

存儲(chǔ)模塊包括參數(shù)區(qū)、觸發(fā)數(shù)據(jù)緩存區(qū)和超限數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；其中，觸發(fā)數(shù)據(jù)緩存區(qū)用于存儲(chǔ)所述觸發(fā)/電源模塊發(fā)送的觸發(fā)信息，超限數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)傳感器檢測(cè)的超限數(shù)據(jù)，所述檢測(cè)信息包括正常數(shù)據(jù)和超限數(shù)據(jù)；

時(shí)鐘模塊用于對(duì)超限數(shù)據(jù)和觸發(fā)信息提供時(shí)序數(shù)據(jù)，并在所述存儲(chǔ)模塊進(jìn)行有時(shí)序保存。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于4G/5G的北斗同步高速實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳感器采集系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器、FPGA芯片組、供電/通信復(fù)合模塊和4G/5G通信模塊均封裝于IP67防護(hù)外殼內(nèi)部。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于4G/5G的北斗同步高速實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳感器采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括藍(lán)牙模塊，用戶(hù)終端通過(guò)藍(lán)牙模塊連接到所述FPGA芯片組，進(jìn)行傳感器校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)查看、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、超限值設(shè)定、IP/端口設(shè)置、觸發(fā)模式和報(bào)警方式的設(shè)置操作。

6.一種根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于4G/5G的北斗同步高速實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳感器采集系統(tǒng)的采集方法，其特征在于，包括如下步驟：

當(dāng)未有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，觸發(fā)/電源模塊不觸發(fā)，多個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器采集系統(tǒng)的傳感器每隔固定周期相互校時(shí)，觸發(fā)/電源模塊發(fā)出校時(shí)命令，令各傳感器時(shí)鐘同步，此時(shí)傳感器均工作在等待狀態(tài)，并以給定周期執(zhí)行檢測(cè)操作，若檢測(cè)信息中包含超限數(shù)據(jù)，則超限數(shù)據(jù)以生產(chǎn)簡(jiǎn)報(bào)的方式通過(guò)4G/5G通信方式上傳至云端；

當(dāng)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，觸發(fā)/電源模塊發(fā)出觸發(fā)信息，將供電/通信復(fù)合模塊電壓升高至工作電壓，傳感器觸發(fā)并獲取觸發(fā)時(shí)刻前后固定時(shí)長(zhǎng)的檢測(cè)信息，檢測(cè)信息上傳至云端，其中超限數(shù)據(jù)以生產(chǎn)簡(jiǎn)報(bào)的方式通過(guò)4G/5G無(wú)線(xiàn)方式上傳至云端。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采集方法，其特征在于，所述檢測(cè)信息包括超限數(shù)據(jù)，所述傳感器記錄所述超限數(shù)據(jù)進(jìn)行保存同時(shí)加快采集頻率，傳感器內(nèi)部的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)檢測(cè)信息中的超限數(shù)據(jù)，當(dāng)所述傳感器連續(xù)固定次數(shù)抓捕到超限數(shù)據(jù)時(shí)，超限數(shù)據(jù)以生產(chǎn)簡(jiǎn)報(bào)的方式實(shí)時(shí)上報(bào)云端，云端進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷和處理。