基于WiFi无线与GPS授时的信号同步采集系统的数据采集方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109246638A(43)申请公布日2019.01.18(21)申请号201811076203.3(22)申请日2018.09.14(71)申请人扬州英迈克测控技术有限公司地址225000江苏省扬州市邗江区经济开发区开发西路217号高新技术创业服务中心(72)发明人谭荣龙许飞云陈启山江煜(74)专利代理机构扬州润中专利代理事务所(普通合伙)32315代理人谢东方玲(51)Int.Cl.H04W4/38(2018.01)H04W84/18(2009.01)G08C17/02(2006.01)H04J3/06(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图15页(54)发明名称基于WiFi无线与GPS授时的信号同步采集系统的数据采集方法(57)摘要本发明公开了一种基于WiFi无线与GPS授时的信号同步采集系统的数据采集方法，属于结构健康监测技术领域。解决了现有数据采集方法效率低、数据不同步以及无法将无线传输方式与GPS同步可靠结合的问题。主要包括多个传感器节点在同一时间同步采集数据的方法，以及多个传感器节点通过WiFi以无线传输网络方式将同步数据传输至终端的方法。本发明采集方法步骤简单，实施容易，稳定性强，在结构健康监测技术领域具有非常重要的意义。CN109246638ACN109246638A权利要求书1/3页1.一种基于WiFi无线与GPS授时的信号同步采集系统的数据采集方法，其特征在于：所述采集方法包括如下操作步骤：a.将多个传感器节点根据实际场景分布于场景的不同地方，为每个传感器节点配置WiFi模块、电源管理模块、数据采集模块以及与卫星电信号连接的GPS模块，多个该传感器节点通过星型网络拓扑结构构成无线传感器网络；b.将多个传感器节点的其中一个传感器节点作为网关节点，将其WiFi模式设置为AP+station模式；其他传感器节点为普通传感器节点，将其WiFi模块设置为station模式；c.将每个传感器节点的I2C通信总线进行初始化；d.传感器节点的数据采集模块的总控制器MCU单元开始获取电源管理模块的电量信息，电池的状态信息通过I2C通信方式发送给总控制器MCU单元，总控制器MCU单元检测电源管理模块的充电电池电量是否充足；如果检测判断为“是”则进行步骤d步骤，如果检测判断为“否”则结束数据采集；e.总控制器MCU单元开启GPS模块、WiFi模块、数据采集模块的A/D转换器单元、数据采集模块的振动加速度传感器单元各模块开关，等待采集信号；f.将每个传感器节点的UART通信总线进行初始化；g.将GPS模块进行初始化；h.延时等待GPS模块稳定；i.不断检测GPS模块是否产生1PPS脉冲信号，检测到1PPS脉冲信号后进行步骤i；j.GPS模块采用UART通信方式将1PPS脉冲信号及UTC时间信息发送给总控制器MCU单元；k.总控制器MCU单元接收来自GPS模块的1PPS脉冲信号、UTC时间信息，提取UTC时间并检测1PPS脉冲信号的上升沿/下降沿；l.检测到上升沿/下降沿时，每个总控制器MCU单元触发中断，同时命令各自传感器节点的振动加速度传感器单元同一时刻采集数据，即振动加速度传感器单元在GPS模块发送的1PPS脉冲的上升沿/下降沿实现x、y、z方向上的振动加速度信号和环境温度信号的采集；m.每个传感器节点的振动加速度传感器单元将采集的信号经A/D转换器单元信号转换后发送至总控制器MCU单元，总控制器MCU单元获取到同步数据及UTC时间信息；n.每个传感器节点的总控制器MCU单元将获取到的数据进行处理后发送至各自的WiFi模块；o.WiFi模块为station模式的传感器节点经WiFi无线传输将数据发送至WiFi模块为AP+station模式的网关传感器节点；p.网关传感器节点将其他传感器节点采集数据及其自身采集数据汇总后经网关传感器节点的WiFi模块发送至终端。2.根据权利要求1所述的基于WiFi无线与GPS授时的信号同步采集系统的数据采集方法，其特征在于：所述步骤p中的终端为为本地服务或远程服务器；所述终端为远程服务器时，所述网关传感器节点通过以太网将汇总的数据传输至云数据库，远程上位机和/或手机APP通过以太网将云数据库中的数据下载到本地；所述终端为本地服务器时，所述网关传感器节点通过WiFi直接传输到本地服务器。3.根据权利要求1或2所述的基于WiFi无线与GPS授时的信号同步采集系统的数据采集2CN109246638A权利要求书2/3页方法，其特征在于：所述振动加速度传感器单元采集到的数据经缓存放大器单元放大后发送至所述A/D转换器单元，所述缓存放大器单元包括LT6236运放芯片，LT6236运放芯片输出端串联在A/D转换器单元的输入