專利名稱：一種專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集領域，特別是一種專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術：
環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測已成為我國城市環(huán)境空氣質量監(jiān)測的主要技術手段。環(huán)境 空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)(AQMS，Air quality Monitoring System)的數(shù)據(jù)采集通常是通過專門 設計的數(shù)據(jù)采集硬件裝置來實現(xiàn)。如圖1所示，現(xiàn)有的環(huán)境空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)，整個采集系 統(tǒng)的硬件由工控機(計算機)和通信擴展卡(一般為PCI串口擴展卡)，信號采集面板組 成。為了實現(xiàn)對AQMS測量系統(tǒng)中的污染物分析儀進行校準，還可以有對校準器的配氣控制 電路和對校準電磁閥的電源控制電路?，F(xiàn)有氣體污染物分析儀濃度數(shù)據(jù)使用RS-232 (multidrop)方式直接傳送到工控 機，而可吸入顆粒物、氣象參數(shù)、站房電壓等則通過TP9400(黑盒子)來進行采集。黑盒子 內部還有一定數(shù)量的開關量輸入輸出通道，可以實現(xiàn)對氣體校準器的控制。ΤΡ9400作為一個專門為環(huán)保系統(tǒng)設計的信號采集設備，是數(shù)據(jù)采集裝置，它具有 以下主要特點1. 士 12V 或+5V 供電；2. 16路單端或差分輸入，16位精度(士 3Μν)，量程士 IOV ；3. 8路數(shù)字輸入，8路數(shù)字輸出；4. 13路頻率輸入；5. RS-232通信接口(可通過串口線供電)；AQMS系統(tǒng)在測量各種氣態(tài)污染物及可吸入顆粒物濃度的同時，還需要對風速，風 向，大氣壓，溫濕度，站房電壓等氣象參數(shù)進行監(jiān)測，為氣象研究和評估提供可靠的依據(jù)。但 是風速，風向，大氣壓，溫、濕度傳感器，站房電壓，電流，站房溫度等傳感器給出的信號形式 和量程可能不相同，為了保證信號的幅度和精度，在對氣象參數(shù)進行采集前，需要使用一個 氣象參數(shù)顯示儀給各個氣象傳感器提供電源，并將氣象傳感器輸出的信號進行調整，處理 后的信號形式，統(tǒng)一為0 5V電壓，再使用TP9400的模擬通道進行采集。所有的數(shù)字量采 集和模擬量采集功能集成在一個的硬件裝置中，資源相對固定，不方便靈活擴展模擬通道 或數(shù)字通道；一體化設計使得可靠性降低，一旦設備故障，可能所有通道都不能正常工作。由TP9400的特點“16路單端或差分輸入，16位精度(士3Mv)，量程士 10V”，根據(jù) ADC轉換器的誤差計算與評價方法，AD轉換的誤差初步估算不小于3Mv。可知在進行模擬 通道采集時，因為采集模塊的功能比較單一，只能以16位的采集方式采集固定范圍內的電 壓信號(量程不能設定)，因此精度固定，不靈活，不能滿足多種條件下的不同要求，信號也 可能受通信距離的影響?，F(xiàn)有的TP9400使用數(shù)字輸出通道DO來對氣體校準器進行控制， 數(shù)字量和模擬量功能模塊都集成在一起不方便擴展。在數(shù)據(jù)讀取方面，監(jiān)控計算機上監(jiān)控軟件必需有9400TP的驅動，只能根據(jù)特定的 協(xié)議讀取各模擬和開關量數(shù)據(jù)。因此，功能的集中和固定，使得系統(tǒng)的可靠性和可擴展性降低。設備的特殊性，專用性，同類產品生產廠家稀少，導致了協(xié)議的專用性。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，提高設備的可靠性和可擴展性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案一種專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的各個模塊采用總線式的通信，通過通用 modbus協(xié)議對信號進行控制和采集；所述系統(tǒng)包括發(fā)送模塊和至少一個采集模塊，其中， 發(fā)送模塊和模擬采集模塊的數(shù)據(jù)差分輸入正端和負端分別接在共同的數(shù)據(jù)總線上，發(fā)送模 塊的接地端與采集模塊的接地端均接在共同的地線上，發(fā)送模塊的電壓輸入端與模擬采集 模塊的電壓輸入端接在共同的電源線上；所述發(fā)送模塊用于將采集模塊采集的數(shù)據(jù)發(fā)送出 去，所述采集模塊包括用于采集氣象參數(shù)的模擬量采集模塊。優(yōu)選的，所述采集模塊還包括用于采集站房溫度模擬量采集模塊。優(yōu)選的，所述采集模塊還包括與電源連接并能采集電源的電源參數(shù)的電量參數(shù)采 集模塊。優(yōu)選的，所述采集模塊還包括數(shù)字量輸入輸出模塊，用于接收數(shù)字形式的采集信 號并輸出數(shù)字形式的控制信號。優(yōu)選的，所述系統(tǒng)采用485總線通信方式。優(yōu)選的，所述發(fā)送模塊包括GPRS采集模塊和接口轉換模塊，GPRS采集模塊用于傳 送非視頻數(shù)據(jù)，接口轉換模塊用于接口轉換。優(yōu)選的，還包括繼電器，所述數(shù)字輸入輸出模塊和繼電器用于共同對氣體校準器 和校準電磁閥控制。優(yōu)選的，所述繼電器使用常開節(jié)點。優(yōu)選的，所述系統(tǒng)的接線端子用于220V交流系統(tǒng)電源的分接。經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明公開提供了一種專用數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用了基于總線和模塊的數(shù)據(jù)采集方式，信號采集通道的擴展變得更加 靈活，故障風險也更加分散，可靠性更高，而且可以直接對氣象傳感器輸出的信號進行采 集，不要增加氣象參數(shù)顯示儀來處理，這樣也降低了系統(tǒng)的成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明的一種實施例提供的各模塊的電氣連接圖；圖2為本發(fā)明的一種實施例提供的繼電器和標準電磁閥組內部的各接線端子的 電氣連接圖；圖3為本發(fā)明的一種實施例提供的繼電器和標準電磁閥組的外部引腳接線示意 圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明公開了一種專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)利用模塊化的硬件和總線式的通 信對信號進行采集和控制。模塊化的硬件主要由發(fā)送模塊和模擬量采集模塊組成，其中發(fā)送模塊包括GPRS 采集模塊和接口轉換模塊。GPRS采集模塊用于傳送非視頻數(shù)據(jù)，接口轉換模塊作為總線出 口接到工控機上，用于接口轉換。模擬量采集模塊用來采集氣象溫度、站房溫度等模擬參 數(shù)，這些參數(shù)分布接到模塊的輸入通道上?；诂F(xiàn)有智能數(shù)據(jù)采集模塊的功能，系統(tǒng)對各采 集通道數(shù)據(jù)的讀取方便，并且量程單獨編程，電壓電流切換靈活。而且由于采用總線的通信 方式，在通道不夠的情況下擴展很靈活，當某一個通道發(fā)生故障時，通常不影響其他模塊的 正常工作。另外系統(tǒng)的硬件還包括數(shù)字輸入輸出模塊和電量參數(shù)采集模塊。其中數(shù)字輸入 輸出模塊用于接收數(shù)字形式的采集信號并輸出數(shù)字形式的控制信號。電量參數(shù)采集模塊檢 測系統(tǒng)的電量參數(shù)并對整個系統(tǒng)的電源參數(shù)進行數(shù)字讀取。繼電器作為功率驅動和控制器 件在控制氣體校準器的同時也控制電磁閥，繼電器使用常開節(jié)點。如圖1所示，提供了本發(fā)明的一種實施例的各個模塊的電氣連接圖，其中，模塊化 的系統(tǒng)硬件中REM0-8073是電量參數(shù)采集模塊，用來檢測系統(tǒng)的電量參數(shù)，并讀取系統(tǒng)電 源參數(shù)，串接一根電源線到模塊檢測孔即可實現(xiàn)；總線上的REM0-8554即GPRS無線模塊用 來傳輸濃度等非視頻數(shù)據(jù)；REM0-8520是接口轉換模塊，作為總線出口接到工控機上，起接 口轉換作用；REM0-8050是數(shù)字量輸入輸出模塊用于數(shù)字量的發(fā)送和接收，和繼電器Jl J8 一起對氣體校準器和校準電磁閥控制；REM0-8017B是模擬量采集模塊，用來采集氣象溫 度、站房溫度等模擬參數(shù)，這些參數(shù)分布接到模塊的輸入通道上。同時基于現(xiàn)有智能數(shù)據(jù) 采集模塊的功能，系統(tǒng)對各采集通道數(shù)據(jù)的讀取方便，并且量程單獨編程，電壓電流切換靈 活。而且由于采用總線方式，通道不夠的情況下擴展很靈活。當某一個通道發(fā)生故障時，通 常不影響其他模塊的正常工作。如圖1 所示，REM0-8073、REM0-8554、REM0-8520、REM0-8017B、REM0-8050 五個分 布式模塊的接線端子(R)+VS串接，串接后接于接線端子4A上，即模塊的電壓輸入端均接 到電源線上；REM0-8073、REM0-8554、REM0-8520、REM0-8017B、REM0-8050 五個分布式模塊 的接線端子(R)GNDlO串接，串接后接到接線端子5A上，即模塊的接地端均接到地線上； REM0-8073、REM0-8554、REM0-8520、REM0-8017B、REM0-8050 五個分布式模塊的接線端子 (Y)DATA+串接，然后接于共同的數(shù)據(jù)總線上，用于傳輸數(shù)據(jù)信號；REM0-8073、REM0-8554、 REM0-8520、REM0-8017B、REM0-8050五個分布式模塊的接線端子(G)DATA-串接，然后接于 對應的數(shù)據(jù)總線上，用于傳輸數(shù)據(jù)信號；REM0-8073的Vl端和Tl端與系統(tǒng)電源的接線端子 1相連，REM0-8073的VN與系統(tǒng)電源的接線端子2相連。如圖2所示，中間繼電器接線端子與電磁閥組的各接線端子的鏈接為11與C5相 接，8與5F相接，12與C7相接，9與Cl相接，13與C9相接，14與Cll相接，15與C13相接， 16與C15相接，17與C2相接，18與S-W相接。
如圖3所示，標準電磁閥組的各個電磁閥S1、S2、S3的電壓輸入端接在共同的電源 線S-W上，S4的電壓輸入端接在S-03上，電磁閥Si、S2、S3、S4的接地端接在共同的地線 S-GND上。繼電器的接線端子17和1分別為常開和常閉，接線端子13為負向控制端。優(yōu)選的，中間繼電器作為功率驅動和控制器件，在控制氣體制校準器的同時也控 制校準電磁閥，均使用常開節(jié)點。優(yōu)選的，接線端子主要作用是用于220VAC系統(tǒng)電源的分接，氣象傳感器電源提供 以及校準器和校準電磁閥的接線。使用上述裝置，配合環(huán)保監(jiān)控軟件的使用，數(shù)據(jù)的采集、控制變得更加靈活、可靠、 方便。本發(fā)明由于使用了基于總線和模塊的數(shù)據(jù)采集方式，信號采集通道的擴展變得更 加靈活，故障風險也更加分散，可靠性更高，而且可以直接對氣象傳感器輸出的信號進行采 集，不要增加氣象參數(shù)顯示儀來處理，這樣也降低了系統(tǒng)的成本。而本發(fā)明中采用的分布式 模塊，有眾多生產廠家，而且各家采用的是相互兼容的ASC指令集或標準的modbus協(xié)議，通 用性好，擴展性好。本發(fā)明中采用其他型號或品牌的模塊，或者給予以太網(wǎng)等接口的模塊，或者PAC 模塊，也可以實現(xiàn)相同的效果。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
權利要求
一種專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)中的各個模塊采用總線式的通信，通過通用modbus協(xié)議對信號進行控制和采集；所述系統(tǒng)包括發(fā)送模塊和至少一個采集模塊，其中，發(fā)送模塊和模擬采集模塊的數(shù)據(jù)差分輸入正端和負端分別接在共同的數(shù)據(jù)總線上，發(fā)送模塊的接地端與采集模塊的接地端均接在共同的地線上，發(fā)送模塊的電壓輸入端與模擬采集模塊的電壓輸入端接在共同的電源線上；所述發(fā)送模塊用于將采集模塊采集的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，所述采集模塊包括用于采集氣象參數(shù)的模擬量采集模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊還包括用于采集站房溫度 模擬量采集模塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊還包括與電源連接并能采 集電源的電源參數(shù)的電量參數(shù)采集模塊。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊還包括數(shù)字量輸入輸出模 塊，用于接收數(shù)字形式的采集信號并輸出數(shù)字形式的控制信號。
5.根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)采用485總線通 信方式。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送模塊包括GPRS采集模塊和接口 轉換模塊，GPRS采集模塊用于傳送非視頻數(shù)據(jù)，接口轉換模塊用于接口轉換。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括繼電器，所述數(shù)字輸入輸出模塊和 繼電器用于共同對氣體校準器和校準電磁閥控制。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器使用常開節(jié)點。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)的接線端子用于220V交流系統(tǒng) 電源的分接。
全文摘要
一種專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的各個模塊采用總線式的通信，通過通用modbus協(xié)議對信號進行控制和采集；所述系統(tǒng)包括發(fā)送模塊和至少一個采集模塊，其中，發(fā)送模塊和模擬采集模塊的數(shù)據(jù)差分輸入正端和負端分別接在共同的數(shù)據(jù)總線上，發(fā)送模塊的接地端與采集模塊的接地端均接在共同的地線上，發(fā)送模塊的電壓輸入端與模擬采集模塊的電壓輸入端接在共同的電源線上；所述發(fā)送模塊用于將采集模塊采集的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，所述采集模塊包括用于采集氣象參數(shù)的模擬量采集模塊。本系統(tǒng)使用基于總線和模塊的數(shù)據(jù)采集方式，使信號采集通道的擴展變得更加靈活，故障風險也更加分散，可靠性更高，直接對氣象傳感器輸出的信號進行采集，降低了系統(tǒng)的成本。
文檔編號G05B19/418GK101937223SQ201010259830
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權日2010年8月20日
發(fā)明者張良銘 申請人:北京雪迪龍科技股份有限公司