传感器网络系统的制作方法

本发明涉及一种具有多个传感器设备的传感器网络系统，每个传感器设备包括：检测单元，用于检测物理量并用于提供相应的测量信号，计算单元，用于处理测量信号并用于提供基于测量信号的测量数据，以及数据接口，经由该数据接口可以读出输出数据。这种传感器网络系统可以用于例如监测机器或工业设施，其中单独(individual)传感器设备通常分别布置在机器或工业设施的不同部分上。

背景技术：

1、具有多个传感器设备的传感器网络系统是已知的，例如，从wo 2021/052585a1中，其中，所有传感器设备的输出数据被发送到基站，然后可以经由该基站从外部读出它们。单独传感器设备的输出数据由每个传感器设备单独确定，使得每个传感器设备必须设置有相应强大的计算单元。

2、在此背景下，任务是提供一种高效的传感器网络系统

3、该任务通过具有主要权利要求1的特征的传感器网络系统来解决。

技术实现思路

1、根据本发明的传感器网络系统包括多个优选相同的传感器设备。然而，传感器网络系统原则上还可以包括任何数量的不同类型的互连传感器设备。传感器设备经由数据传输网络(例如经由数据总线)以已知的方式互连，以便允许单独传感器设备以及传感器网络系统的潜在现有的其他参与者之间的数据交换。

2、根据本发明的每个传感器设备包括至少一个检测单元，用于检测物理量并用于提供相应的测量信号。有利地，传感器设备可以包括用于检测若干不同物理变量的若干检测单元。

3、根据本发明的每个传感器设备还包括计算单元，计算单元用于处理至少一个测量信号并且用于提供基于至少一个测量信号的测量数据。通常，计算单元包括微控制器或所谓的片上系统(soc)以及数据存储装置。

4、由传感器单元提供的测量信号可以是来自可以导出相应物理量的幅度和/或频率的模拟信号。在这种情况下，计算单元包括所谓的模数转换器，用于将模拟测量信号转换成测量信号值的数字数据流。然而，测量信号也可以是数字信号，即数字数据流，其包括至少一个测量值。原则上，测量信号可以是可用于传输关于由传感器单元检测到的物理量的信息的任何信号。

5、由计算单元提供的测量数据通常包括测量值，该测量值从测量信号导出或由测量信号发送，并且指示由传感器单元检测到的物理量。然而，还可以想到，测量数据包括测量信号频率值、测量信号幅度值和/或(模拟)测量信号的单独测量信号值。原则上，由计算单元提供的测量数据可以是基于测量信号确定的任何类型的数字数据。

6、根据本发明的每个传感器设备还包括至少一个数据接口，经由该数据接口可以读出基于测量数据确定的输出数据。优选地，传感器设备包括用于与远程数据处理单元进行数据交换的无线电数据接口，特别优选地是移动无线电接口，以及用于与传感器网络系统的其他参与者进行数据交换的有线数据接口。

7、根据本发明，传感器网络系统包括中央评估单元，向该中央评估单元提供来自传感器设备中的至少两个、优选地来自所有传感器设备的测量数据。为此目的，相应的传感器设备可以被配置为主动地将测量数据发送到中央评估单元，和/或中央评估单元可以被配置为从相应的传感器设备检索测量数据。中央评估算法通常以可执行计算机程序的形式存储在中央评估单元中，该中央评估单元从传感器设备接收测量数据作为输入，并且为单独传感器设备提供单独输出数据作为输出。因此，中央评估单元被配置为经由中央评估算法基于至少两个传感器设备的测量数据来确定至少两个传感器设备的单独输出数据。因此，针对这些传感器设备中的每一个确定特定于相应的传感器设备的单独输出数据。根据本发明，中央评估单元还被配置为将所确定的输出数据提供给相应的传感器设备，使得然后可以经由单独传感器设备的数据接口读出输出数据。

8、中央评估单元被配置为对根据本发明的传感器网络系统的至少两个传感器设备、优选地对根据本发明的传感器网络系统的所有传感器设备执行中央测量数据评估。因此，中央评估单元允许执行相对复杂的评估算法，而不需要在每个传感器设备中提供相应强大的计算单元。这提供了有效的传感器网络系统。

9、优选地，中央评估单元由传感器设备之一的计算单元构成，使得不需要在传感器网络系统中为中央评估单元提供独立的设备(separate device)。通常，相应的计算单元包括用于执行中央评估算法的相对强大的微控制器。原则上，还可以想到，若干传感器设备的计算单元被配置为构成中央评估单元，并且这些计算单元交替地接管中央评估单元的功能。这提供了特别有效和通用的传感器网络系统。

10、有利地，中央评估单元被配置为生成用于计算中央评估算法的中间值的至少两个子计算命令，将至少两个子计算命令提供给至少两个不同传感器设备的计算单元，并且从至少两个不同传感器设备接收或检索由至少两个子计算命令在至少两个不同传感器设备的计算单元中计算的中间值。子计算命令可以具有任何复杂度，并且还可以被设计用于确定中央评估算法的多于一个中间值。优选地，中央评估单元被配置为将每个子计算命令提供给不同的计算单元。通过将中央评估算法划分为若干子计算命令，这些子计算命令又由若干传感器设备的计算单元执行，可以执行相对复杂的评估算法，而不必为此目的提供特别强大的计算单元。这提供了特别通用的传感器网络系统。

11、优选地，传感器设备各自包括陀螺仪传感器单元和/或加速度传感器单元，传感器设备各自附接到机器的不同移动部分，并且传感器设备的输出数据各自指示机器的相应部分的空间位置和/或定向。具有中央评估算法的中央评估单元允许特别精确地确定单独机器部分的位置和/或对准，因为所有机器部分的测量数据可用于中央评估算法。具有陀螺仪传感器单元和/或加速度传感器单元的传感器设备也被称为例如角速率传感器、陀螺仪仪器、加速度计、加速度传感器、加速度计、振动传感器、振荡传感器、g传感器、b计或惯性测量单元。特别优选地，机器是建筑机器，特别是挖掘机或起重机，其中传感器设备布置在建筑机器的吊杆的不同部分上，以便能够检测吊杆的空间位置和定向。

技术特征：

1.一种具有多个传感器设备(12_1-12_5)的传感器网络系统(10)，每个传感器设备包括：

2.根据权利要求1所述的传感器网络系统(10)，其中，所述中央评估单元(24)由所述传感器设备(12_1-12_5)中的一个传感器设备的所述计算单元(20)构成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器网络系统(10)，其中，所述中央评估单元(24)还被配置为：

4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器网络系统(10)，其中：

技术总结
一种具有多个传感器设备(12_1‑12_5)的传感器网络系统(10)，每个传感器设备包括：‑检测单元(16、18)，其用于检测物理量并且用于提供对应的测量信号，‑计算单元(20)，其用于处理测量信号并且用于提供基于测量信号的测量数据(M_1‑M_5)，以及‑数据接口(22)，经由数据接口能够读出输出数据(A_1‑A_5)，是已知的。为了提供有效的传感器网络系统(10)，根据本发明，提供了中央评估单元(24)，其被配置为：‑经由中央评估算法基于传感器设备(12)中的至少两个传感器设备(12_1‑12_5)的测量数据(M_1‑M_5)来确定针对至少两个传感器设备(12_1‑12_5)的单独输出数据(A_1‑A_5)，以及‑将所确定的输出数据(A_1‑A_5)提供给相应的传感器设备(12_1‑12_5)。

技术研发人员：T·舒伯特,D·普利兹高
受保护的技术使用者：弗瑞柏私人有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16