一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集裝置，特別是涉及一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，屬于監(jiān)控裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)早已融合成一體化，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化生產(chǎn)作業(yè)中，體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制方面。數(shù)據(jù)的高精度高速實(shí)時(shí)采集是人們實(shí)現(xiàn)認(rèn)識對象到改造對象的基礎(chǔ)，通過對采集數(shù)據(jù)的即時(shí)分析，可以精確地檢測出被測對象的狀態(tài)和屬性。遠(yuǎn)程監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程終端設(shè)備的監(jiān)測與控制，以便實(shí)時(shí)掌握和控制遠(yuǎn)程設(shè)備的運(yùn)行情況。因此，數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程控制的作用就凸顯地越來越重要，這也意味著對采集系統(tǒng)的精度與速度以及遠(yuǎn)程監(jiān)控能力提出了更高的要求。
[0003]目前，遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置種類繁多，大部分裝置通用性強(qiáng)、專業(yè)特點(diǎn)不夠突出，主要體現(xiàn)在單采樣率的分通道采集，但是對于參數(shù)眾多、參數(shù)類型眾多等情況，則需要多種類型的傳感器分別同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的高精度高速采集。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種新型結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，不僅實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高精度采集，而且實(shí)現(xiàn)多通道的多采樣率高速采集。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，包括FPGA系統(tǒng)模塊、均與FPGA系統(tǒng)模塊相連的AD轉(zhuǎn)換模塊、ARM系統(tǒng)模塊和FLASH模塊，通過信號調(diào)理模塊與AD轉(zhuǎn)換模塊相連的傳感器模塊，以及均與ARM系統(tǒng)模塊連接的繼電器模塊和終端設(shè)備。
[0007]其中，所述ARM系統(tǒng)模塊和FLASH模塊之間雙向連接，所述FPGA系統(tǒng)模塊通過電源模塊供電，所述電源模塊通過繼電器模塊與AD轉(zhuǎn)換模塊相連;所述傳感器模塊包括至少2個(gè)傳感器單元，每個(gè)傳感器單元均由至少2個(gè)同一類型的傳感器組成、并排布成陣列。
[0008]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述傳感器單元采用4 X 4陣列排布，共有16個(gè)傳感器。
[0009]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述傳感器為光電傳感器、高頻質(zhì)量傳感器或視頻圖像傳感器。
[0010]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述信號調(diào)理模塊包括依次相連的兩級濾波電路和放大器，所述兩級濾波電路與傳感器模塊相連，所述放大器與AD轉(zhuǎn)換模塊相連。
[0011]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述兩級濾波電路采用芯片DN2B/DN2BC。
[0012]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述AD轉(zhuǎn)換模塊采用芯片AD9239，所述芯片AD9239采用1.8V單電源供電。
[0013]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述FPGA系統(tǒng)模塊采用芯片EP1C3T144，所述FLASH模塊采用芯片HY27UH08AG5B。
[0014]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述ARM系統(tǒng)模塊采用芯片LM3S9B96。
[0015]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述繼電器模塊采用開關(guān)型繼電器。
[0016]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述ARM系統(tǒng)模塊包括無線通信模塊，ARM系統(tǒng)模塊通過無線通信模塊與終端設(shè)備雙向連接。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的有益效果是:
[0018]1、通過傳感器模塊的設(shè)置，傳感器模塊包括至少2個(gè)傳感器單元，而每個(gè)傳感器單元均由至少2個(gè)同一類型的傳感器組成、并排布成陣列，采用成陣列排布的傳感器單元可對同一采集點(diǎn)同時(shí)采集多個(gè)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)平均測量，得出可有效減少平均隨機(jī)誤差的高精度采集信息，以及不同傳感器單元可實(shí)現(xiàn)多通道采集。
[0019]2、通過FPGA系統(tǒng)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)儲(chǔ)存和傳輸，而且通過ARM系統(tǒng)模塊將采集信息傳輸?shù)浇K端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控;更重要的是，可通過繼電器模塊控制電源模塊給AD轉(zhuǎn)換模塊的供電需求，實(shí)現(xiàn)采集操作這一工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控，節(jié)能的同時(shí)控制性能尚效。
[0020]上述內(nèi)容僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了更清楚的了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置中傳感器單元的陣列排布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合說明書附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0024]如圖1所示的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，包括FPGA系統(tǒng)模塊1、均與FPGA系統(tǒng)模塊I相連的AD轉(zhuǎn)換模塊2、ARM系統(tǒng)模塊3和FLASH模塊4，通過信號調(diào)理模塊5與AD轉(zhuǎn)換模塊2相連的傳感器模塊6，以及均與ARM系統(tǒng)模塊3連接的繼電器模塊7和終端設(shè)備8;所述ARM系統(tǒng)模塊3包括無線通信模塊31，ARM系統(tǒng)模塊3通過無線通信模塊31與終端設(shè)備8雙向連接。
[0025]所述ARM系統(tǒng)模塊3和FLASH模塊4之間雙向連接，所述FPGA系統(tǒng)模塊I通過電源模塊9供電，所述電源模塊9通過繼電器模塊7與AD轉(zhuǎn)換模塊2相連;所述傳感器模塊6包括至少2個(gè)傳感器單元61，如圖1中所示的傳感器1、傳感器2、……、傳感器η，而且每個(gè)傳感器單元61均由至少2個(gè)同一類型的傳感器62組成、并排布成陣列，即傳感器I至傳感器η均排布呈傳感器陣列。
[0026]如圖2所示，所述傳感器單元61采用4 X 4陣列排布，共有16個(gè)傳感器62;所述傳感器62為光電傳感器、高頻質(zhì)量傳感器或視頻圖像傳感器。采用多個(gè)不同類型的傳感器單元61分別同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的高精度采集，每個(gè)傳感器單元61均采用多點(diǎn)平均測量的方式進(jìn)行精確測量，將每個(gè)傳感器62可能帶來的平均隨機(jī)誤差有效的降低，消除由于傳感器62本身帶來的測量誤差和減少由于傳感器芯片蠕變而產(chǎn)生的隨機(jī)誤差或者重復(fù)性誤差，由此達(dá)到高精度數(shù)據(jù)采集的目的。
[0027]所述信號調(diào)理模塊5包括依次相連的兩級濾波電路(圖中未示出)和放大器(圖中未示出)，所述兩級濾波電路與傳感器模塊6相連，所述放大器與AD轉(zhuǎn)換模塊2相連;傳感器陣列并行高速采集，所測得的信號經(jīng)信號調(diào)理模塊5濾波、放大，再通過AD轉(zhuǎn)換模塊2轉(zhuǎn)換，分出各個(gè)小范圍的電壓值，由FPGA系統(tǒng)模塊I中的多通道多路計(jì)數(shù)器對各個(gè)通道進(jìn)行計(jì)數(shù)，分時(shí)采集測得的原始數(shù)據(jù)。所述兩級濾波電路采用產(chǎn)品型號為DN2B/DN2BC芯片，其具有良好的共模、差模插入損耗特性，低漏電流，可確保性能安全可靠;放大器型號可選用0P77，它具有低噪聲、超高增益、低漂移、快速穩(wěn)定的特性。
[0028]所述AD轉(zhuǎn)換模塊2采用芯片AD9239并采用1.8V單電源供電，其是一款12位四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采集速度為250Msps，支持高精度的數(shù)據(jù)采集，編碼數(shù)據(jù)速率支持高達(dá)4.0Gbps的每通道速率，每個(gè)通道都會(huì)設(shè)置比較點(diǎn)甄別電壓，保證測量的準(zhǔn)確性。
[0029]所述FPGA系統(tǒng)模塊I采用芯片EP1C3T144，其提供了大容量的SRAM和FLASH ROM等存儲(chǔ)單元，具有體積小、速度快、可靠性高、開發(fā)周期短等優(yōu)勢。本實(shí)用新型所需的FPGA系統(tǒng)模塊I主要包括計(jì)數(shù)器模塊、信號測量模塊、時(shí)鐘邏輯模塊、混合數(shù)據(jù)編碼模塊、計(jì)數(shù)結(jié)果和參數(shù)交互傳輸給ARM系統(tǒng)模塊的傳輸模塊等。
[0030]所述FLASH模塊4采用芯片HY27UH08AG5B，適合大容量存儲(chǔ);所述ARM系統(tǒng)模塊采用芯片LM3S9B96，具有豐富的通訊接口，基于IEEE802.3規(guī)范的以太網(wǎng)接口、基于多種模式的同步串行接口，具有高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0031]所述繼電器模塊7采用開關(guān)型繼電器，通過控制電源模塊9來控制AD轉(zhuǎn)換模塊2的工作狀態(tài)，達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。
[0032]本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)在于，可有效減少數(shù)據(jù)采集的平均隨機(jī)誤差，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高精度采集以及多通道的多采樣率高速采集，并通過繼電器模塊控制AD轉(zhuǎn)換模塊的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0033]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何的簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:包括FPGA系統(tǒng)模塊、均與FPGA系統(tǒng)模塊相連的AD轉(zhuǎn)換模塊、ARM系統(tǒng)模塊和FLASH模塊，通過信號調(diào)理模塊與AD轉(zhuǎn)換模塊相連的傳感器模塊，以及均與ARM系統(tǒng)模塊連接的繼電器模塊和終端設(shè)備； 所述ARM系統(tǒng)模塊和FLASH模塊之間雙向連接，所述FPGA系統(tǒng)模塊通過電源模塊供電，所述電源模塊通過繼電器模塊與AD轉(zhuǎn)換模塊相連； 所述傳感器模塊包括至少2個(gè)傳感器單元，每個(gè)傳感器單元均由至少2個(gè)同一類型的傳感器組成、并排布成陣列。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述傳感器單元采用4 X 4陣列排布，共有16個(gè)傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述傳感器為光電傳感器、高頻質(zhì)量傳感器或視頻圖像傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述信號調(diào)理模塊包括依次相連的兩級濾波電路和放大器，所述兩級濾波電路與傳感器模塊相連，所述放大器與AD轉(zhuǎn)換模塊相連。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述兩級濾波電路采用芯片DN2B/DN2BC。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述AD轉(zhuǎn)換模塊采用芯片AD9239，所述芯片AD9239采用1.8V單電源供電。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述FPGA系統(tǒng)模塊采用芯片EP1C3T144，所述FLASH模塊采用芯片HY27UH08AG5B。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述ARM系統(tǒng)模塊采用芯片LM3S9B96。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述繼電器模塊采用開關(guān)型繼電器。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述ARM系統(tǒng)模塊包括無線通信模塊，ARM系統(tǒng)模塊通過無線通信模塊與終端設(shè)備雙向連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種遠(yuǎn)程監(jiān)控高速數(shù)據(jù)采集裝置，包括FPGA系統(tǒng)模塊、均與FPGA系統(tǒng)模塊相連的AD轉(zhuǎn)換模塊、ARM系統(tǒng)模塊和FLASH模塊，通過信號調(diào)理模塊與AD轉(zhuǎn)換模塊相連的傳感器模塊，以及均與ARM系統(tǒng)模塊連接的繼電器模塊和終端設(shè)備；所述ARM系統(tǒng)模塊和FLASH模塊之間雙向連接，所述FPGA系統(tǒng)模塊通過電源模塊供電，所述電源模塊通過繼電器模塊與AD轉(zhuǎn)換模塊相連；所述傳感器模塊包括至少2個(gè)傳感器單元，每個(gè)傳感器單元均由至少2個(gè)同一類型的傳感器組成、并排布成陣列。有益效果：不僅實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高精度采集和多通道的多采樣率高速采集，而且通過繼電器模塊控制AD轉(zhuǎn)換模塊工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN205281184
【申請?zhí)枴緾N201521133183
【發(fā)明人】張加宏, 孫林峰, 顧芳, 沈雷
【申請人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月31日