[实用新型]基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统

说明书

本实用新型公开了一种基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，属于结构健康监测技术领域。解决了传统现有数据采集系统布线成本高、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。主要包括多个在同一时间同步采集数据的传感器节点，该传感器节点通过WiFi以无线传输网络方式将同步数据传输至终端。本实用新型在WiFi无线传输与GPS授时下实现了真正意义上的时间同步，同步精度可达到微妙级甚至是纳秒级，功耗低，采集频率通用性强，传感器器节点电路完全模块化设计，电路性能非常稳定可靠，大幅度缩短产品生产周期，企业生产效率非常高；在结构健康监测技术领域具有重要意义。

技术领域

本实用新型属于结构健康监测技术领域，具体地说，尤其涉及一种真正意义上的数据同步、低布置成本，节点电路设计模块化、简单化、高稳定性能的基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统。

背景技术

目前大型建筑物的结构健康监测的数据采集部分，分布式信号采集多采用有线的传感器节点以及采用系统时钟保持数据采集的同步性，而且只能在现场采集并传输到上位机，储存方式多采用本地数据库。以上数据采集方法存在的不足之处是：有线的传感器节点限制了数据采集的范围，人力耗费严重且效率低下；而采用系统时钟进行同步数据的采集不能保证所有传感器节点在同一时刻准确地采集数据，从而降低数据的有效性；现场采集数据增加了数据采集的时间成本，不能长期对恶劣环境下的建筑物的结构健康监测；储存方式限制了数据的实时性。

随着GPS技术的进步，GPS的授时功能的出现使得大范围分布式同步数据的精确获取成为一种可能，但是目前应用到GPS的授时功能的同时又受到了有线的约束，使得测量距离因为数据线的存在而仅仅局限在小范围的分布式数据采集上，但是又随着WiFi、ZigBee、Bluetooth等无线技术的飞速发展，数据的传输方面的方式方法也随之迈出了一大步，可以通过无线的传输方式将数据从采集端传输到数据的储存以及分析端口。申请公布号CN105487448A、申请公布日2016.04.13、实用新型创造名称为一种基于GPS同步授时的传感器数据采集装置的中国专利，该申请案虽然提及GPS同步授时、无线数据传输等，但其具体技术方案不明确，本领域技术人员根本无法实现该技术方案。

那么，如何将无线传输方式与GPS的同步技术有效地、可靠地结合在一起，或者说如何将无线传输方式与GPS的同步技术在数据采集监测方面得到稳定可靠地应用，是无线传感器网络技术领域亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种真正意义上的数据同步、低布置成本，节点电路设计模块化、简单化、高稳定性能的基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，包括多个在同一时间同步采集数据的传感器节点，该传感器节点通过WiFi以无线传输网络方式将同步数据传输至终端；

所述传感器节点包括GPS模块、WiFi模块、电源管理模块以及数据采集模块；所述电源管理模块为所述GPS模块、所述WiFi模块、所述数据采集模块提供工作电源；所述GPS模块与卫星电信号连接，以UART通信方式将UTC时间信息、1PPS脉冲信号发送至所述数据采集模块，多个传感器节点的数据采集模块在1PPS脉冲的上升沿或下降沿同时进行数据采集；采集后所述数据采集模块将同步数据以串口通信的方式发送给WiFi模块；所述WiFi模块通过IP地址匹配连接网关传感器节点，将接收到的信息发送至网关传感器节点，所述网关传感器节点将汇总的数据发送至终端。

优选地，所述无线传输网络的拓扑结构为星型网络拓扑结构，多个同步采集数据的传感器节点中的其中一个为网关传感器节点，其余为普通传感器节点；所述普通传感器节点的WiFi模块为station模式，所述网关传感器节点的WiFi模块为AP+station模式。