[發(fā)明專利]一種基于物聯(lián)網(wǎng)多數(shù)據(jù)源信息采集系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110727267.0
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113438619B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田廣闊;宋波;張相田;郝玉福
• 申請（專利權(quán)）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W84/08;H04W84/18;H04Q9/00
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37256
• 代理人: 趙燕

1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)多數(shù)據(jù)源信息采集系統(tǒng)，應(yīng)用于分布式嵌入式系統(tǒng)多數(shù)據(jù)源采集，其特征在于，包括：

至少一個從機：采集數(shù)據(jù)信號并對外發(fā)送數(shù)據(jù)包；

至少一個主機：連接所述從機，所述主機用于接收所述從機的數(shù)據(jù)包并在本地采集數(shù)據(jù)信號，所述主機將所述從機的數(shù)據(jù)包以及所述主機本地數(shù)據(jù)進行拼接為復(fù)合數(shù)據(jù)包，所述主機對外發(fā)送所述復(fù)合數(shù)據(jù)包；云服務(wù)器存儲模塊：連接所述主機，所述云服務(wù)器存儲模塊用于將接收到的所述復(fù)合數(shù)據(jù)包根據(jù)時間戳的先后順序，進行分包存儲，實現(xiàn)分布式嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程觀測和實時共享；

所述主機和所述從機的數(shù)量可配置，所述主機的數(shù)量和所述從機的數(shù)量為至少一個，并通過LoRa無線模塊組網(wǎng)，在一個采集區(qū)域內(nèi)，配置兩個所述主機和若干節(jié)點的所述從機，兩個所述主機同時接收所有所述從機節(jié)點的數(shù)據(jù)，并將各自組合的數(shù)據(jù)包通過4G模塊向服務(wù)器發(fā)布，兩個所述主機互為補充，確保在一個所述主機故障時，還有另外一個所述主機仍然能夠正常通信；

所述復(fù)合數(shù)據(jù)包包括：時間戳，包括年月日時分秒、所述主機的設(shè)備號、所述主機本地數(shù)據(jù)、從機同步計數(shù)、至少一個所述從機的設(shè)備號、至少一個所述從機的數(shù)據(jù)包；

所述主機本地數(shù)據(jù)包和所述從機數(shù)據(jù)包每個通道會有多個數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)在不同的時間片里進行采集，數(shù)據(jù)個數(shù)根據(jù)采樣率決定，最大采樣率50HZ，1 秒內(nèi)可以采集50 個不同周期的數(shù)據(jù)；

所述主機本地數(shù)據(jù)包和所述從機數(shù)據(jù)包為面向多數(shù)據(jù)源的傳感器數(shù)據(jù)，每類數(shù)據(jù)源對應(yīng)一個通道，所述主機本地數(shù)據(jù)分為9個通道，每隔10ms對各通道數(shù)據(jù)進行一次采集更新，并將每次的采集值放入對應(yīng)的數(shù)組字節(jié)偏移位置，所述從機數(shù)據(jù)包分為5個通道，每隔10ms對各通道數(shù)據(jù)進行一次采集更新，在到達100ms時刻，將采集的數(shù)據(jù)組合成所述從機數(shù)據(jù)包發(fā)送；

在達到1 秒的時刻，主機將組合的數(shù)據(jù)包以MQTT協(xié)議通過4G 模塊向服務(wù)器發(fā)布；

所述主機還包括：所述主機系統(tǒng)上電進行軟硬件初始化配置后，MCU通過串口通信控制EC20模塊與服務(wù)器建立連接，并通過AT指令獲取網(wǎng)絡(luò)時間，然后啟動定時器調(diào)度任務(wù)，然后從 spiFLASH 中讀取上次操作的讀寫地址；

所述主機定時器調(diào)度任務(wù)啟動后程序?qū)凑斩〞r周期進入定時器回調(diào)函數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)；其中所述主機的定時器 2每10ms 進入一次，執(zhí)行讀取模擬量和開關(guān)量信號，讀取之后整合進 MQTT數(shù)據(jù)包，在定時器計時 1 秒時，進行 MQTT 數(shù)據(jù)包的發(fā)送，MQTT 數(shù)據(jù)包還包括從機的數(shù)據(jù)；定時器3每 10ms 進入一次，進行溫濕度的采集，同時接收來自從機的LoRa 數(shù)據(jù)包，從機的數(shù)據(jù)包將被整合到主機 MQTT 協(xié)議數(shù)據(jù)包中；

所述主機的定時器5每 200 毫秒進入一次，進行 EC20 發(fā)送錯誤或重啟的檢測，如果檢測到EC20發(fā)送錯誤或重啟，MCU 將控制 spiFLASH 寫入EC20 未成功發(fā)送的數(shù)據(jù)或在重啟階段的數(shù)據(jù)；

若沒有檢索到EC20發(fā)送數(shù)據(jù)錯誤或者重啟，則進行板卡故障狀態(tài)的查詢，出現(xiàn)故障則向spiFLASH寫入故障數(shù)據(jù)，沒有出現(xiàn)故障則向 spiFLASH 寫入當(dāng)前的讀寫地址；定時器7每5毫秒進入一次，進行 CAN 通信任務(wù)調(diào)度；main 函數(shù)作為整個程序的入口函數(shù)，進行 RTC時間的獲取和EC20數(shù)據(jù)發(fā)送錯誤的檢測，如果檢測到 EC20 發(fā)送錯誤，則控制EC20進行重啟；

所述從機還包括：所述從機上電進入初始化配置后，啟動模擬量采集的DMA模式，啟動定時器，通過spi通信讀取spiFLASH 的上次故障記錄地址，然后進行主從LoRa的同步握手操作；

其中所述從機的定時器 2 調(diào)度任務(wù)每10ms進入一次，執(zhí)行讀取模擬量和開關(guān)量任務(wù)，定時器計時累加到100ms時，整合從機LoRa數(shù)據(jù)包，準(zhǔn)備發(fā)送；定時器3每5ms 調(diào)度一次任務(wù)，進行 CAN 通信操作；定時器 5 每隔200ms調(diào)度一次，檢測故障記錄標(biāo)志位如果為1，則向 spiFLASH 寫入故障記錄數(shù)據(jù)，否則等待計時滿1s,向 spiFLASH 寫入當(dāng)前寫操作地址；main 函數(shù)作為整個程序的入口函數(shù)，每 500ms 執(zhí)行一次讀溫濕度操作，主函數(shù)當(dāng)檢索到LoRa 發(fā)送標(biāo)志位置 1，進行 LoRa 數(shù)據(jù)的發(fā)送。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于物聯(lián)網(wǎng)多數(shù)據(jù)源信息采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

上位機：連接所述主機，所述上位機用于接收所述復(fù)合數(shù)據(jù)包，并根據(jù)所述復(fù)合數(shù)據(jù)包繪制曲線，實現(xiàn)用戶對數(shù)據(jù)的可視化需求。