物联网中生物电信号采集终端的关键问题研究

随着社会老龄化的加剧,环境问题的日益突出,人们对自身健康信息越来越重视,对自身生物信号的智能化采集和监控的需求,已经出现爆发式的增长。但是,传统的生物电信号采集设备(心电图仪,脑电图等),采集效率低,数字化和智能化程度不够,已经远不能满足人们的需求。随着物联网技术的发展,将物联网技术应用于生物电信号(心电信号,脑电信号,脉搏波信号等)的智能采集和监控系统,使得这些健康信息的采集、管理、分析和监控更加高效、方便、快捷。这正好契合人们对高效的、廉价的健康信息管理系统的需求。 本文主要研究基于物联网的生物电信号采集系统,提出一种思路,以物联网节点的标准设计生物电信号采集设备。重点研究生物电信号采集和传输中的关键问题,如信号的放大、去噪、数字化、存储、传输方案等问题,并以心电信号为例,设计并实现了基于物联网的心电信号采集终端。 在信号采集过程中,为了解决生物电信号的放大、去噪、数字化、存储等问题,本文将仪表放大器和多级放大技术用于微弱信号的放大,解决了信号放大的问题;总结出了一套针对生物电信号的噪声去除策略和方案,解决了信号的去噪问题;研究并设计了适合于物联网终端节点的信号数字化方案;设计了基于SD卡的数据存储方案,解决了本地数据存储问题。并将上述解决方案应用于心电信号采集终端,设计并实现了单导联心电采集设备和12导联心电采集终端,在设备中用仪表放大器设计信号的前后两级放大电路,设计了低通滤波器和屏蔽电路,基本消除了高频噪声,设计了带阻滤波器消除工频干扰。利用专用心电采集芯片ADS1298设计了信号的数字化方案。数据存储以文件的形式写入SD卡,并设计了数据帧格式和数据包格式以保证高效存储。目前,这两款采集设备已经在实验室应用一年,用于心电信号数据的采集,采集到的数据准确可靠。 在数据传输中,为了解决设备内部各模块与CPU之间的速度匹配问题,本文提出了设备内部数据传输的平衡策略,解决了CPU的实时性与多任务之间的冲突。为了解决数据的无线传输问题,本文研究了多种无线传输协议,设计并实现了适合生物电信号的3G传输方案。为了解决传输过程中丢包问题,本文提出了数据冗余策略,大大降低了丢包率。本文以3G传输方案为基础,在12导联心电采集终端中实现了心电信号的实时采集和实时传输,利用这款设备,已经能够实现心电信号的远程采集与监控。

基于物联网技术的新型数据采集与监控系统设计

文章根据物联网的三种应用架构并结合数据采集与监控系统的体系结构,设计了一种新型数据采集与监控系统方案,该系统将有线通信与无线通信,无线传感网络短距离通信与GPRS/CDMA,3G远距离通信有机地结合起来,提出了监控中心应用软件网络功能的需求,远程数据采集终端现场传感器与终端之间无线组网的方式.该系统与传统的实现方案相比,该方案的通信组网有明显的优势.

智能工厂与后台数据服务平台的设计

互联网与物联网的发展,为企业实现智能工厂提供了技术基础.智能工厂就是基于工业4.0模式,将互联网技术,信息化技术,自动化技术进行融合,基于车间传感网络实现生产的智能化,远程化,实时化,信息化管理.在工控领域,基于嵌入式工控,数据采集和通信一体化终端机的工厂智能化和后台服务的应用需求日益明显,智能工厂的实现要依托车间联网和远程监控,后台数据服务有利于实现企业生产过程的智能化与信息化管理.研究工业车间联网与远程监控,后台数据服务对现代企业有着深远的意义.本文以智能工厂与后台数据服务平台的设计为课题,通过研究课题背景与意义以及国内外研究现状,结合对塑料挤出机监控改造项目的需求分析与性能体现,提出了本文的设计方案,即主要从车间联网,现场级监控软件,后台数据服务平台三个模块来进行设计与实现.针对车间联网,提出了串口与网口两种车间联网方式.基于串口的车间联网采用CAN总线实现一个车间内多台串口嵌入式终端机的联网与布线,通信协议为ModbusRT U协议,多个车间生产线的联网采用以太网络,协议为TCP/IP.基于网口的车间联网采用以太网络直接将嵌入式终端机接入网络,通信协议为ModbusTCP协议.不但提高了车间联网的健壮性,而且也解决了车间高温,强电磁干扰等恶劣环境因素对数据传输不稳定的影响.针对现场级监控软件的设计,结合C/S结构,采用VC++语言和MFC框架开发,采用Modbus协议实现了串口通讯与网口通讯功能,采用ADO程序对象实现了数据上传至数据中心,采用多线程编程技术解决了多任务多界面的处理,采用多定时器实现监控数据的周期性查询与解析,采用加权平均算法实现参数的优化控制,实现了生产线各温度节点,电机节点,电能表节点的集中监控,提高了监控的实时性和车间智能化程度.后台数据服务平台采用JAVA语言编写,软件为B/S结构,采用ECS实例为软件系统提供运行环境,采用Spring框架编写后台控制器与业务逻辑,采用Hibernate实现对数据库的访问与事务管理,采用ExtJS编写前端页面框架与界面显示功能.数据存储于RDS实例提供MySQL数据库中.实现了系统管理,生产统计,设备状态监测,生产信息管理,数据存储等功能,提高了后台数据计算能力,解决传统软件结构耦合严重,不利于系统扩展,并且升级成本高,周期长等缺点.最后对本文进行了总结,并提出了下一步展望建议.通过对智能工厂与后台数据服务平台的设计与实现,为生产设备及车间联网与远程监控和企业信息化管理方式提供了一个可应用和借鉴的方案,为工业控制软件的体系结构提供了一个全新的设计思路.

工业标识设备基于物联网远程智能监控维护管理系统

本实用型公开了一种工业标识设备基于物联网远程智能监控维护管理系统,包括依次连接的工业标识设备,无线数据终端模块和监控维护管理软件系统平台.通过无线数据终端模块采集工业标识设备的运行信息,并通过无线网络传输给监控维护管理软件系统平台,实现工业标识设备的实时远程监控,诊断,维护,升级和管理,运行状态异常预警,预防式维护减少企业设备的停机时间,且降低标识设备制造商和使用商的维护成本,提高维护效率,提高企业对设备集中综合管理能力.

环庆采油厂油田数字化转型中无人值守场站与通信网络建设实践

聚焦于环庆采油厂油气生产数字化升级需求,针对传统场站管理效率低,通信网络稳定性不足等问题,提出"无人值守场站改造+通信网络优化+数字化全覆盖+智能监控平台"的综合解决方案.通过构建三级通信网络架构,升级SCADA系统,部署视频监控AI分析引擎,实现了生产数据实时采集,设备远程控制及安防智能预警.应用实践结果表明,项目实施后通信链路带宽提升90%,无人值守场站覆盖率达100%,油井数据采集延迟降低至5 s以内,为油田"少人化"生产模式提供了可复制的技术路径.

一种用于物联网智能数据采集监控系统

本发明涉及一种用于物联网智能数据采集监控系统,包括物联网感知数据采集端,所述物联网数据采集端输入端分别连接有供配电监控系统,道路状态监控系统,园区垃圾处理系统,空气状态监控系统,园区路灯照明监控系统,地下给排水监控系统和车库识别监控系统,所述物联网数据采集端输出端通过智能网关连接有物联网管理系统,所述物联网管理系统输出端分别连接有移动终端和管理平台,所述移动终端上对应连接有手机,平板电脑和对讲机,所述管理平台上对应连接有远程监控端和内网监控端,有益效果:系统安全性能高,能够对不同重量的垃圾进行适应性应对,园区存在恶意占位得不到及时处理,园区可以得到有效正常管理.

基于物联网的电气设备远程监控系统设计与实现

本文设计并实现了基于物联网的电气设备远程监控系统, 采用分层架构, 包括感知层数据采集,传输层 实时通讯,处理层云计算与大数据分析及应用层监控报警等功能.关键技术涵盖边缘计算节点部署,数据处理存储, 故障诊断与能效管理.同时, 系统构建了安全防护体系, 并提出标准化建议, 确保稳定运行与数据安全.该系统能实 时监测设备状态, 预防故障, 提高能效, 为电气设备管理提供智能化,高效化的解决方案.

基于物联网的中深层地热供暖系统远程监控与自适应调控技术研究

本研究针对中深层地热供暖系统在实际应用中的监控与调控问题,提出了一种基于物联网的远程监控与自适应调控技术.系统使用高精度传感器和智能终端设备来实时采集地热资源和供暖系统的运行数据,借助物联网平台进行数据传输与存储以保证系统运行状态的远程可视化监控.结合大数据分析与云计算技术,实现了对系统运行的实时监控与故障预警并根据实时数据动态调整供暖参数,优化系统能源消耗和运行效率.