一种压力表的信息数据采集系统的制作方法

本发明涉及数据采集，具体为一种压力表的信息数据采集系统。

背景技术：

1、随着工业自动化技术的快速发展，压力数据的实时、准确采集对于保障生产安全、优化工艺控制及提高生产效率至关重要，压力表作为工业领域中广泛使用的测量元件，其数据采集系统的性能直接影响到整个生产流程的监控与管理，当前，工业领域对数据采集系统的要求日益提高，特别是在数据处理能力、存储效率以及数据传输的实时性方面，迫切需要更加智能、高效的解决方案。

2、传统的压力表数据采集系统大多采用固定采样率的方式进行数据采集，这种方法在处理压力变化较为平稳的工况时，会导致大量冗余数据的产生，不仅增加了数据存储和传输的负担，还占用了宝贵的系统资源，而在压力急剧变化的关键时刻，由于采样率固定且可能设置得较低，系统往往无法及时捕捉到这些重要信息，从而引发安全隐患或错过优化控制的最佳时机，此外，固定采样率还限制了系统对不同工况下数据采集需求的灵活适应性，难以满足复杂多变的工业应用环境。

3、针对上述问题，有必要对现有的压力表数据采集系统进行优化，通过在压力平稳时降低采样率以减少冗余数据，而在压力急剧变化时快速提高采样率以准确捕捉关键信息，因此，开发一种能够综合实现上述特点的一种压力表的信息数据采集系统具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种压力表的信息数据采集系统，它能够通过集成动态采样率控制算法，能够实时分析压力数据的波动情况，并根据压力状态自动调整采样率，在压力平稳时降低采样率以减少冗余数据，而在压力急剧变化时则快速提高采样率以准确捕捉关键信息，不仅保证了数据在关键时刻的完整性和准确性，还显著优化了数据存储与传输效率。

2、本发明为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种压力表的信息数据采集系统，该系统包括以下组成部分：智能感知单元、动态采样控制模块、数据存储模块和远程通信接口；

3、所述智能感知单元负责实时监测被测对象的状态参数，并将模拟信号转换为数字信号供后续处理；

4、所述动态采样控制模块对来自智能感知单元的数据进行实时监测和分析，识别数据的波动情况和重要性，根据分析结果，动态调整采样频率，在数据波动平稳时降低采样率，在数据急剧变化时提高采样率；

5、所述数据存储模块接收来自动态采样控制模块的数据，将接收到的数据存储到内部存储器中；

6、所述远程通信接口提供与远程服务器和终端设备的通信能力，支持数据的远程传输和监控指令的接收。

7、进一步地，所述智能感知单元在需要监测的设备和环境中安装压力传感器，传感器将监测到的物理量转换为电模拟信号，利用模数转换器将模拟信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号通过接口传输至动态采样控制模块。

8、更进一步地，所述动态采样控制模块接收来自智能感知单元的数字信号，并进行初步的存储和缓冲，根据接收到的数据，分析数据的波动情况和变化趋势，并根据数据监测的结果，通过采样策略优化器决定是否调整采样率，根据决策结果，调整数据采集的频率，并控制智能感知单元按照新的采样率进行数据采集，将调整采样率后采集到的数据以及相关的采样率信息传输至数据存储模块，在采样率调整后的一段时间内，收集数据处理效果反馈，根据反馈结果对采样率调整策略进行微调。

9、更进一步地，所述动态采样控制模块使用标准差算法分析数据的波动情况和变化趋势，具体地，接收来自智能感知单元的时间序列数据x1，x2....，xn，其中n是数据点的数量，计算数据的均值μ，公式为：根据均值μ计算数据的标准差σ，以量化数据的离散程度和波动情况，公式为：根据预设的波动阈值σthresh，将计算出的标准差σ与之比较，对于σ≥σthresh，则判断数据波动较大，对于σ≤σthresh，则判断数据波动较小。

10、更进一步地，所述动态采样控制模块根据数据波动情况的分析结果，动态调整采样频率，对于σ≥σthresh，提高采样率至fnew＝fold×(1+α)，其中，α是提高采样率的调整因子，f为采样频率，对于σ≤σthresh，降低采样率至fnew＝fold×(1-β)，其中β是降低采样率的调整因子。

11、更进一步地，所述动态采样控制模块采用pid控制算法控制智能感知单元按照新的采样率进行数据采集，具体地，计算目标采样率starget与当前采样率scumnt之间的误差e(t)，其计算公式为：e(t)＝starget-scurrent，根据所述误差e(t)，通过比例、积分和微分运算计算出控制量u(t)，其数学表达式为：其中，kp、ki、kd分别为比例系数、积分系数和微分系数，根据pid控制器的输出u(t)调整智能感知单元的采样率，使当前采样率scurrent趋近于目标采样率scurrent。

12、更进一步地，所述动态采样控制模块采用梯度下降算法根据反馈结果对采样率的调整量进行微调，具体地，定义关于采样率的损失函数l(r)，该函数衡量在给定采样率r下数据处理效果的损失，初始化采样率r0和学习率α，在每次迭代中，计算损失函数l(r)在当前采样率rt处的梯度根据梯度下降算法更新采样率重复迭代，直到满足停止条件，输出采样率并控制智能感知单元按照新的采样率进行数据采集。

13、更进一步地，所述数据存储模块根据调整后的采样率，将采集到的压力数据按照预定格式存储在内部存储器或外部存储设备中，并且提供数据检索、查询和删除功能，使用户根据需要访问和管理存储的数据，同时采取数据加密和备份措施，保证存储数据的安全。

14、更进一步地，所述远程通信接口与远程服务器和终端设备建立通信连接，将智能感知单元采集到的数据通过远程通信接口上传至远程服务器或终端设备，同时接收来自远程服务器或终端设备的控制指令或配置参数，并传递给相应的模块进行执行或调整，并将系统的运行状态和错误信息反馈给远程服务器或终端设备，使其能够进行远程监控和维护。

15、更进一步地，所述该系统还包括用户交互模块，用于提供用户界面，通过该界面用户能够输入配置参数、监控实时数据、查看历史数据分析结果以及接收系统状态提示和报警信息。

16、与现有技术相比，该一种压力表的信息数据采集系统具备如下有益效果：

17、一、本发明通过智能感知单元和动态采样控制模块的协同工作，实现了对压力数据波动情况的实时监测与分析，在数据波动平稳时自动降低采样率，减少了不必要的数据冗余，有效降低了数据存储的空间需求和传输带宽消耗，而在数据急剧变化时，系统能迅速提高采样率，确保关键信息的完整捕捉，从而在保证数据质量的同时，显著优化了数据采集的效率和存储成本。

18、二、本发明通过动态采样控制模块采用标准差算法，能够精确识别压力数据的波动情况和变化趋势，并据此动态调整采样频率，同时根据梯度下降算法对采样频率进行微调，并通过pid控制算法的应用，实现对采样率的精准控制，使当前采样率快速趋近于目标采样率，进一步提升了系统的响应速度和智能化水平。

19、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。