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CN111478809B - 基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法 - Google Patents

基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法 Download PDF

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CN111478809B CN202010259510.6A CN202010259510A CN111478809B CN 111478809 B CN111478809 B CN 111478809B CN 202010259510 A CN202010259510 A CN 202010259510A CN 111478809 B CN111478809 B CN 111478809B
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Abstract

本发明公开了基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，包括以下步骤：S1、判断监测终端是否存在故障，若不存在则结束操作，若存在则定位故障类型，产生数据采集传输终端故障进入步骤S2，产生数字化传感终端故障进入步骤S3；S2、采用供替换数据采集传输终端替换待替换数据采集传输终端，并复制待替换数据采集传输终端的配置文件至供替换数据采集传输终端；S3、获取数字化传感终端中损坏或故障的待替换传感器最后一次有效监测数值fAn，替换传感器，并将供替换传感器的初始值fB1增加补偿差fC赋值为待替换传感器最后一次有效监测数值fAn加补偿差fC。本发明能快速定位处理故障，传感器故障时置零强制赋值，能避免更换传感器对数据监测系统的精准度造成影响。

Description

基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法
技术领域
本发明涉及工程监测技术，具体是基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法。
背景技术
随着社会的发展，建筑工程大量普及，人们对建筑物的安全性能也越来越重视。对于基坑、桥梁、滑坡、隧道、大坝等建筑物，为防止安全隐患，通常会对其性能进行测量。传统测量方式以手工测量为主，对操作人员的水平要求较高，测量效率低，且精准度不能得到保证。为了提升测量效率和精准度，现今通常配备具有传感器的数据监测系统来进行测量。
现有数据监测系统出现故障后，不能快速定位处理故障。其中，数据监测系统的传感器损坏或发生故障时，需对其进行更换，在更换传感器后，由于仪器电测不同和传感器的个体差异，会导致传感器零点值产生漂移，测量数据的连贯性和一致性不能得到保证，进而会对数据监测系统的精准度造成影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有数据监测系统不能快速定位处理故障、在更换传感器后会影响测量数据精准度的问题，提供了一种基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其应用时能快速定位处理故障，在传感器故障时采用置零强制赋值的方式，以避免更换传感器带来的数据波动，进而能避免更换传感器对数据监测系统的精准度造成影响。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，包括以下步骤：
S1、判断数据监测系统的监测终端是否存在故障，若不存在故障则结束操作，若存在故障则定位故障类型，产生通信和资费故障则告知维护人员并结束操作，产生数据采集传输终端故障进入步骤S2，产生数字化传感终端故障进入步骤S3；
S2、采用经测试满足使用标准的供替换数据采集传输终端替换待替换数据采集传输终端，替换时保证接口一致，并复制待替换数据采集传输终端的配置文件至供替换数据采集传输终端；
S3、获取数字化传感终端中损坏或故障的待替换传感器最后一次有效监测数值fAn，采用经测试满足使用标准的供替换传感器替换待替换传感器，并将供替换传感器的初始值fB1赋值为待替换传感器最后一次有效监测数值fAn加补偿差fC，即使fB1＝fAn+fC；
所述数据监测系统包括数据采集传输终端、数字化传感终端及云端服务器，所述数据采集传输终端包括微处理器及与微处理器连接的振弦测量模块、模拟信号测量模块、第一存储器、电源、用户识别卡；所述数字化传感终端包括若干个与振弦测量模块连接的振弦式传感器、以及若干个与模拟信号测量模块连接的模拟类传感器；所述云端服务器包括中央控制器及与中央控制器连接的第二存储器、显示器、键盘、第二无线通信模块，所述云端服务器与数据采集传输终端通过第一无线通信模块和第二无线通信模块进行信息交互；其中：
电源，用于为微处理器及其连接的元器件供电；
振弦式传感器，用于对建筑物待测量量进行测量并转换成频率信号；
振弦测量模块，用于监测振弦式传感器的信号并还原成物理量发送至微处理器；
模拟类传感器，用于对建筑物待测量量进行测量并转换成电信号；
模拟信号测量模块，用于监测模拟类传感器的信号并还原成物理量发送至微处理器；
用户识别卡，用于标识数据采集传输终端；
微处理器，用于获取振弦测量模块和模拟信号测量模块发送的信号并处理，发送至第一存储器储存；还用于接收云端服务器的控制指令进行调控，以及将供替换传感器的初始值fB1赋值为待替换传感器最后一次有效监测数值fAn加补偿差fC；
第一存储器，用于储存微处理器发送的储存信息；
中央控制器，用于获取数据采集终端发送的采集信息并处理，发送至第二存储器储存和显示器显示；还用于向数据采集终端发送控制指令；
第二存储器，用于储存中央控制器发送的储存信息；
显示器，用于显示中央控制器发送的显示信息；
键盘，用于云端服务器实施操作控制。
本发明的每个数字化传感终端均有对应的ID，设置有电压到物理量、频率到物理量等的转换系数，设有相对零点和绝对零点，其中，零点的设置为后续数字化传感终端的维护提供了初值，数字化传感终端的信息存储于其对应的数据采集传输终端中。本发明的每个数据采集传输终端也设有ID、确定挂设传感器类型的阵列、以及进行采集管控的策略。因数据采集传输终端的ID、阵列及策略都是已知的，本发明采用克隆的方式来解决相应问题，其中，克隆存在两个层面，一是配置文件克隆，即软克隆，将配置文件一模一样同步化；二是硬克隆，拿去的设备的接口是标准化的，与之前拆下来的设备一比一的装上去，从哪儿拆下来就从哪儿装上去，带来维护性是标准化的。本发明对数据采集传输终端采用软克隆和硬克隆两个标准化，变成模块化的产品，对于维护的要求大幅度降低。因传感器通常是相对测量，装上去后是随机的零点和随机的位置，与原来的位置产生很大的变化，系统不清楚变化规律，因此，本发明将数据采集传输终端替换后对当前值进行重赋值。本发明的数据监测终端包括数据采集传输终端和数字化传感终端两部分，即采用分体式终端设计，一个是采集传输部分，另一个是传感部分。
传统的数据监测系统某一个传感器损坏或出现故障，拔起来再换一个正常的传感器，一拆一装带来误差很大，数据严谨性、连贯性会受到破坏。工程单位关注设备趋势性的变化，原来趋势不能用，采用新的趋势来计算，对工程影响是比较大，因此，必须保证数据的连贯性和真实性，产生的跳变怎么理解，对工程技术造成障碍。本发明应用时对待替换传感器最后一次有效数据进行读取，供替换传感器装上后有新的数据，新数据为测量值减去零点值得到，新数据强制赋位最后一组数据，重新赋位零点数据，实现数据的无缝还原。
进一步的，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、判断当地有没有故障的公告，若有则告知维护人员并结束操作，否则进入下一步骤；
S12、判断资费是否正常，若不正常则告知维护人员并结束操作，否则进入下一步骤；
S13、将数据采集传输终端与云端服务器建立连接，若不能建立连接，则判断为数据采集传输终端故障，若能建立连接则进入下一步骤；
S14、判断传感器采集的数据是否正常，若不正常，则判断数字化传感终端故障，否则结束操作。
进一步的，所述S13中通过云端服务器是否能获取数据采集传输终端板卡上的电压判断是否能建立连接。
进一步的，所述S14中传感器采集数据异常包括采集数据超过设定阈值、持续数据为零、持续数据为某一定值。
进一步的，所述数据监测系统还包括与微处理器连接的2/3/4G天线和WIFI天线。
进一步的，所述振弦式传感器包括弦式应变计、弦式水位计、弦式位移传感器、弦式轴力计及弦式锚索计中的一种或多种。
进一步的，所述模拟类传感器包括压力传感器、位移传感器、电阻应变计、水位计、PT100/1000型温度计、称重传感器及拉力传感器中的一种或多种。
进一步的，所述供替换传感器与待替换传感器的型号相同，且在数据采集终端上插口一致。如此，本发明中供替换传感器与待替换传感器配置及工程信息相同，能实现一比一复制，能进一步提升本发明的精准度。
进一步的，所述云端服务器还包括与中央控制器连接的报警器，所述报警器用于监测数据异常时发出警报。
进一步的，所述数据监测系统测量有效值FBms的计算公式为：
FBms＝fBm-fB1
其中，fBm为供替换传感器第m次的测量值。
综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：(1)本发明应用时能快速的确定数据监测终端出现故障时具体是通信和资费故障、数据采集传输终端故障及数字化传感终端故障三种故障类型中的哪一类型故障，并做出相应处理，能提升故障处理效率。
(2)本发明在更换数据监测系统的传感器后，通过配置数据，以消除传感器替换所带来的数据波动，让数据保持连贯性和一致性，能降低传感器个体差异的影响，进而能避免更换传感器对数据监测系统的精准度造成影响。
(3)本发明的数据监测系统是一款集数据采集、数据管理、数据备份和数据上传功能为一体的系统，其可将不同的监测量断面化，整合化管理，满足各种复杂的，严苛的应用方案，适合野外恶劣条件下的高可靠工程需求。
(4)本发明应用时能提高监测效率，将以前全靠人员读数记数的工作变为无人在线监测，精度及可靠性更高。轻松实现一人操控多个不同的项目，出具报告便捷，工作人员工作更轻松，数据更可靠。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一个具体实施例的流程图；
图2为本发明中数据监测系统的结构框图；
图3为图2中模块细化后的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
如图1所示，基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，包括以下步骤：S1、判断数据监测系统的数据监测终端是否存在故障，若不存在故障则结束操作，若存在故障则定位故障类型，产生通信和资费故障则告知维护人员并结束操作，产生数据采集传输终端故障进入步骤S2，产生数字化传感终端故障进入步骤S3；S2、采用经测试满足使用标准的供替换数据采集传输终端替换待替换数据采集传输终端，替换时保证接口一致，并复制待替换数据采集传输终端的配置文件至供替换数据采集传输终端；S3、获取数字化传感终端中损坏或故障的待替换传感器最后一次有效监测数值fAn，采用经测试满足使用标准的供替换传感器替换待替换传感器，并将供替换传感器的初始值fB1赋值为待替换传感器最后一次有效监测数值fAn加补偿差fC，即使fB1＝fAn+fC。其中，补偿差fC为供替换传感器与待替换传感器的零点差值。本实施例的数据监测系统测量有效值FBms的计算公式为：
FBms＝fBm-fB1
其中，fBm为供替换传感器第m次的测量值，其中，n为待替换传感器A的最后一次测试。
本实施例的步骤S1具体包括以下步骤：S11、判断当地有没有故障的公告，若有则告知维护人员并结束操作，否则进入下一步骤；S12、判断资费是否正常，若不正常则告知维护人员并结束操作，否则进入下一步骤；S13、将数据采集传输终端与云端服务器建立连接，若不能建立连接，则判断为数据采集传输终端故障，若能建立连接则进入下一步骤；S14、判断传感器采集的数据是否正常，若不正常，则判断数字化传感终端故障，否则结束操作。本实施例的S13中通过云端服务器是否能获取数据采集传输终端板卡上的电压判断是否能建立连接。本实施例的S14中传感器采集数据异常包括采集数据超过设定阈值、持续数据为零、持续数据为某一定值。
如图2及图3所示，本实施例的数据监测系统包括数据采集传输终端、数字化传感终端及云端服务器，数据采集传输终端包括微处理器及与微处理器连接的振弦测量模块、模拟信号测量模块、第一存储器、电源、用户识别卡、2/3/4G天线、WIFI天线，数字化传感终端包括若干个与振弦测量模块连接的振弦式传感器、以及若干个与模拟信号测量模块连接的模拟类传感器。本实施例的云端服务器包括中央控制器及与中央控制器连接的第二存储器、显示器、键盘、第二无线通信模块，云端服务器与数据采集传输终端通过第一无线通信模块和第二无线通信模块进行信息交互。
本实施例的电源用于为微处理器及其连接的元器件供电，其中，电源可以采用锂电池、220V市电、太阳能电池板等。本实施例的振弦式传感器用于对建筑物待测量量进行测量并转换成频率信号，振弦测量模块用于监测振弦式传感器的信号并还原成物理量发送至微处理器，模拟类传感器用于对建筑物待测量量进行测量并转换成电信号，模拟信号测量模块用于监测模拟类传感器的信号并还原成物理量发送至微处理器，用户识别卡用于标识数据采集传输终端。本实施例的微处理器，用于获取振弦测量模块和模拟信号测量模块发送的信号并处理，发送至第一存储器储存；还用于接收云端服务器的控制指令进行调控，以及将供替换传感器的初始值fB1赋值为待替换传感器最后一次有效监测数值fAn加补偿差fC。本实施例的第一存储器用于储存微处理器发送的储存信息，用户识别卡为物联网卡，其采用SIM卡或基于NB-IOT技术实现。2/3/4G天线和wifi天线为用于发射或接收电磁波的部件，保证数据采集终端正常通信。本实施例的数据采集终端设有电气接口和通讯接口，其中，电气接口为1/2/4路标准485接口；通讯接口有NB-loT、3/4G、LAN三种可选。本实施例的微处理器优选采用STM32F405RGT6芯片，振弦测量模块和模拟信号测量模块优选基于STM32F103C8T6芯片实现。本实施例在进行传感器替换时，供替换传感器与待替换传感器的型号相同，且在数据采集终端上插口一致。
本实施例的云端服务器对应有若干个数据采集传输终端，每个数据采集传输终端通过485总线挂若干个数字化传感终端。
振弦类的传感器以其耐用、趋势性好、经济实用等优点，在结构变形监测中有着非常广泛的应用，传统工作中，常采用手持读数仪进行配套测量。振弦测量模块为基于互联网+的全自动监测模块，可代替传统手持式读数仪使用。振弦测量模块的输出值为频率值输出、温度值输出及物理量值输出。模拟信号测量模块基于互联网+的全自动监测模块，可将物理量信号转换为电信号，以电压、电流、电荷、电阻等数字方式输出。本实施例的振弦式传感器包括弦式应变计、弦式水位计、弦式位移传感器、弦式轴力计及弦式锚索计中的一种或多种。模拟类传感器包括压力传感器、位移传感器、电阻应变计、水位计、PT100/1000型温度计、称重传感器及拉力传感器中的一种或多种。
本实施例的中央控制器用于获取数据采集终端发送的采集信息并处理，发送至第二存储器储存和显示器显示；还用于向数据采集终端发送控制指令。本实施例的第二存储器用于储存中央控制器发送的储存信息；显示器用于显示中央控制器发送的显示信息；键盘用于云端服务器实施操作控制。其中，云端服务器基于计算机实现，采用市电供电。本实施例的云端服务器还包括与中央控制器连接的报警器，报警器用于监测数据异常时发出警报。
本实施例在一次监测中，待替换传感器A发生损坏，损坏前最后一次有效数值为fAn，其零点值为fA0，换上供替换传感器B，供替换传感器B的零点值为fB0，供替换传感器B接上后随机显示初始值为fB1，通过使供替换传感器B的数据跟待替换传感器A的数据保持连贯性，将供替换传感器B的初始值fB1强制赋值为待替换传感器A最后一次有效值fAn加补偿差fC,即使fB1＝fAn+fC，。设供替换传感器B的第二次测量值为B2，那么第二次实际读数fB2＝fB2-fB1，供替换传感器B后续有效值为fBms＝fBm-fB1。计算公式为：fAn+fC＝fB1，fBm-fB1＝FBms。
本实施例适用于相对测量中结构物的应力应变测量，如测量桥梁钢筋的应变时，如果传感器损坏，需更替，此时，桥梁钢筋已发生的形变量已无法更改，换上新的传感器时采用本实施例的方案，强制赋值最后一次有效值，就能避免因克隆原传感器数据带来的数据波动。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、判断数据监测系统的监测终端是否存在故障，若不存在故障则结束操作，若存在故障则定位故障类型，产生通信和资费故障则告知维护人员并结束操作，产生数据采集传输终端故障进入步骤S2，产生数字化传感终端故障进入步骤S3；
S2、采用经测试满足使用标准的供替换数据采集传输终端替换待替换数据采集传输终端，替换时保证接口一致，并复制待替换数据采集传输终端的配置文件至供替换数据采集传输终端；
S3、获取数字化传感终端中损坏或故障的待替换传感器最后一次有效监测数值fAn，采用经测试满足使用标准的供替换传感器替换待替换传感器，并将供替换传感器的初始值fB1赋值为待替换传感器最后一次有效监测数值fAn加补偿差fC，即使fB1＝fAn+fC；
所述数据监测系统测量有效值FBms的计算公式为：
FBms＝fBm-fB1
其中，fBm为供替换传感器第m次的测量值；
所述数据监测系统包括数据采集传输终端、数字化传感终端及云端服务器，所述数据采集传输终端包括微处理器及与微处理器连接的振弦测量模块、模拟信号测量模块、第一存储器、电源、用户识别卡；所述数字化传感终端包括若干个与振弦测量模块连接的振弦式传感器、以及若干个与模拟信号测量模块连接的模拟类传感器；所述云端服务器包括中央控制器及与中央控制器连接的第二存储器、显示器、键盘、第二无线通信模块，所述云端服务器与数据采集传输终端通过第一无线通信模块和第二无线通信模块进行信息交互；其中：
电源，用于为微处理器及其连接的元器件供电；
振弦式传感器，用于对建筑物待测量量进行测量并转换成频率信号；
振弦测量模块，用于监测振弦式传感器的信号并还原成物理量发送至微处理器；
模拟类传感器，用于对建筑物待测量量进行测量并转换成电信号；
模拟信号测量模块，用于监测模拟类传感器的信号并还原成物理量发送至微处理器；
用户识别卡，用于标识数据采集传输终端；
微处理器，用于获取振弦测量模块和模拟信号测量模块发送的信号并处理，发送至第一存储器储存；还用于接收云端服务器的控制指令进行调控，以及将供替换传感器的初始值fB1赋值为待替换传感器最后一次有效监测数值fAn加补偿差fC；
第一存储器，用于储存微处理器发送的储存信息；
中央控制器，用于获取数据采集终端发送的采集信息并处理，发送至第二存储器储存和显示器显示；还用于向数据采集终端发送控制指令；
第二存储器，用于储存中央控制器发送的储存信息；
显示器，用于显示中央控制器发送的显示信息；
键盘，用于云端服务器实施操作控制。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11、判断当地有没有故障的公告，若有则告知维护人员并结束操作，否则进入下一步骤；
S12、判断资费是否正常，若不正常则告知维护人员并结束操作，否则进入下一步骤；
S13、将数据采集传输终端与云端服务器建立连接，若不能建立连接，则判断为数据采集传输终端故障，若能建立连接则进入下一步骤；
S14、判断传感器采集的数据是否正常，若不正常，则判断数字化传感终端故障，否则结束操作。
3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其特征在于，所述S13中通过云端服务器是否能获取数据采集传输终端板卡上的电压判断是否能建立连接。
4.根据权利要求2所述的基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其特征在于，所述S14中传感器采集数据异常包括采集数据超过设定阈值、持续数据为零、持续数据为某一定值。
5.根据权利要求1所述的基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其特征在于，所述数据监测系统还包括与微处理器连接的2/3/4G天线和WIFI天线。
6.根据权利要求1所述的基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其特征在于，所述振弦式传感器包括弦式应变计、弦式水位计、弦式位移传感器、弦式轴力计及弦式锚索计中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其特征在于，所述模拟类传感器包括压力传感器、位移传感器、电阻应变计、水位计、PT100/1000型温度计、称重传感器及拉力传感器中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其特征在于，所述供替换传感器与待替换传感器的型号相同，且在数据采集终端上插口一致。
9.根据权利要求1所述的基于物联网技术的数据监测终端快速维护方法，其特征在于，所述云端服务器还包括与中央控制器连接的报警器，所述报警器用于监测数据异常时发出警报。
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