技术摘要：
本发明涉及一种掘进环境下基于OPC UA over TSN的窄带物联数据采集系统，针对在复杂掘进环境下对于数据传输的抗强干扰、高可靠性等要求，结合OPC UA规范并融合时间敏感网络(TSN)标准，智能终端利用窄带物联网实现从现场层多源传感器直到云端的纵向无缝连接；利用时间敏  全部
背景技术：
全断面隧道掘进装备是由导向、掘进、支护、出渣等系统集成的工厂化流水线式隧 道施工高端装备。掘进装备运行服务平台及智能终端研制势在必行，互联网与人工智能等 技术高速发展在隧道施工领域引起深刻变革，智能掘进、协同施工等先进理念正在成为现 实，运行智能化、服务远程化、施工协同化成为掘进装备新技术发展趋势。平台的实现缺少 不了对于数据的获取，对于全断面隧道掘进装备，作业环境复杂，设备众多。
技术实现要素：
本发明是针复杂掘进环境下异构多源感知数据格式一致性差，数据范围分布广和 融合难度大的问题，提出了一种掘进环境下基于OPC  UA  over  TSN的窄带物联数据采集系 统，采用OPC  UA  over  NB-IOT(窄带物联网)技术实现从复杂掘进环境下的多源传感器到盾 构运维管控云端的整个纵向无缝连接；针对复杂掘进环境下干扰问题突出、多种现场控制 器并存、多网络互通难的问题，采用OPC  UA  over  TSN技术解决复杂掘进环境下异构网络的 互操作和实时通信的问题；针对复杂掘进环境下高维度出渣图像、围岩图像等数据现场处 理难和蜂窝网络无法覆盖到隧道深处的问题，采用现场边缘端智能网关对已有盾构作业系 统实现在边缘端嵌入式平台完成信息实时收集、解析，并通过TSN有线网络实现和本地服务 器的数据交互，最终实现高维度图像数据和盾构运维管控云端的纵向互联。本发明可以在 掘进环境下，利用现场智能终端实现对各类信号的采集，完成盾构作业系统、周边环境系统 的围岩图像、装备、传感器等信息实时收集、解析及并完成数据采集，通过OPC  UA  over  NB- IOT(窄带物联网)和OPC  UA  over  TSN两种方式相结合将数据上传至运维管控平台，完成数 据数据采集后实现可靠安全传输。 本发明的技术方案为：一种掘进环境下基于OPC  UA  over  TSN的窄带物联数据采 集系统，包括数个智能终端、蜂窝网基站、智能网关、盾构运维管控平台服务器和本地服务 器；多个智能终端采集现场数据；智能终端采用OPC  UA规范并融合时间敏感网络标准的通 信协议，通过智能终端中的窄带物联网模块将采集的掘进环境传感数据实时传输至蜂窝网 基站，蜂窝网基站直接与盾构运维管控云平台服务器通信；智能终端同时通过基于OPC  UA  over  TSN的有线通信模块将高维度的出渣图像、围岩图像数据传输至智能网关，智能网关 将数据传输至本地服务器，本地服务器处理数据后上传盾构运维管控平台服务器。 所述智能终端包括多源信号接口模块、电源模块、充电电池、CPU处理模块、FPGA加 速模块、窄带物联网模块、有线通信模块和LED显示屏；多源信号接口模块可连接外部设备 IO信号、可通过RS485接口与外部装置通信、可通过视频总线采集现场视频设备传输过来的 视频图像，多源信号接口模块采集现场多源异构数据送CPU处理模块；CPU处理模块送数据 3 CN 111556053 A 说　明　书 2/3 页 采集通信状态到LED显示屏显示；CPU处理模块和FPGA加速模块完成对多源异构数据的处理 后，将数据通过窄带物联网和时间敏感网络两种方式最终传输至盾构运维管控平台服务 器。 所述智能网关支持OPC  UA  over  TSN通信协议。 所述本地服务器支持OPC  UA  over  TSN通信协议。 本发明的有益效果在于：本发明掘进环境下基于OPC  UA  over  TSN的窄带物联数 据采集系统，智能终端利用OPC  UA  over  NB-IOT(窄带物联网)实现从现场层多源传感器直 到云端的纵向无缝连接；利用时间敏感网络TSN(Time-Sensitive  Network,时间敏感网络) 与OPC  UA(OPC统一架构)的结合的技术，实现数据在掘进环境下可靠稳定的传输，并建立其 全面的工业通信基础结构，可将IT(Information  Technology信息技术)和OT(Operation  Technology操作技术)无缝融合到现有的工业现场总线中，解决了复杂掘进环境下异构多 源感知数据格式一致性差、数据范围分布广、干扰问题突出、多种现场控制器并存、多网络 互通难等问题，获得良好的适用性。 附图说明 图1为本发明掘进环境下基于OPC  UA  over  TSN的窄带物联数据采集系统原理框 图。