專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖以太網(wǎng)通信的多通道數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置，具體的說(shuō)涉及一種光纖以太網(wǎng)通信的多通道數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著光纖技術(shù)的迅速發(fā)展，光纖的控制精度不斷提高，性能更加穩(wěn)定，性價(jià)比更高，逐漸成為高壓觸發(fā)電路的首選產(chǎn)品。光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區(qū)別在于它有很多優(yōu)點(diǎn)傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長(zhǎng)；線徑細(xì)、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，有利于資源合理使用；絕緣、抗電磁干擾性能強(qiáng)；還具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無(wú)電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在傳統(tǒng)的安全防護(hù)領(lǐng)域，機(jī)房監(jiān)控領(lǐng)域，工業(yè)控制領(lǐng)域，醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域當(dāng)中，有成千上萬(wàn)的感應(yīng)器，PLC控制器，監(jiān)測(cè)器等RS-232/485/422串口設(shè)備，都是通過(guò)RS-232串口通信或者RS-485/42總線通信與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)管理的。要讓RS-232/485/422串口設(shè)備轉(zhuǎn)化成具有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)界面的網(wǎng)絡(luò)外設(shè)，需要研發(fā)和整合CPU, DSP, TCP/IP協(xié)議等各種軟硬件，需要投入巨大人力資源和時(shí)間成本?，F(xiàn)有工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中存在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境惡劣、設(shè)備分散、通信距離遠(yuǎn)，通信速度要求高、抗干擾能力要求高、數(shù)據(jù)需要同步采集分析等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容為了解決工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境惡劣、設(shè)備分散、通信距離遠(yuǎn)、通信速度要求高、抗干擾能力要求高、數(shù)據(jù)需要同步采集分析的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種光纖以太網(wǎng)通信的多通道數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)方案的技術(shù)方案是包括終端采集模塊、光纖以太網(wǎng)通信模塊、監(jiān)測(cè)中心，所述終端采集模塊包括一個(gè)主采集單元、多個(gè)從采集單元和串口 TTL電平轉(zhuǎn)光纖電路，光纖以太網(wǎng)通信模塊包括多個(gè)光纖轉(zhuǎn)串口 TTL電平及串口 TTL電平轉(zhuǎn)RS-232電平電路、多個(gè)RS-232轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)交換機(jī)，監(jiān)測(cè)中心包括通信前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器和多個(gè)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，所述主采集單元作為數(shù)據(jù)同步采集命令的發(fā)送端，其他各從采集單元接收主采集單元發(fā)送的數(shù)據(jù)同步脈沖，各采集單元把采集到的信號(hào)依次通過(guò)串口 TTL電平轉(zhuǎn)光纖電路、光纖轉(zhuǎn)串口 TTL電平及串口 TTL電平轉(zhuǎn)RS-232電平電路、RS-232轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)交換機(jī)上傳到監(jiān)控計(jì)算機(jī)，以太網(wǎng)交換機(jī)分別與通信前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、多個(gè)監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連。本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于(I)本實(shí)用新型主采集單元接受通信前置機(jī)發(fā)送的采集命令，向其它從采集單元發(fā)送統(tǒng)一的光纖同步采集脈沖，無(wú)需為所有采集單元設(shè)置專(zhuān)用的時(shí)鐘基準(zhǔn)源，減少了系統(tǒng)成本及采集終端體積；(2)所有采集單元與后臺(tái)通信前置機(jī)之間均為光纖線路，解決了系統(tǒng)通信距離遠(yuǎn)、通信速度要求高、抗干擾能力要求高等問(wèn)題；而光纖以太網(wǎng)通信模塊中的光纖轉(zhuǎn)串口 TTL電平及串口 TTL電平轉(zhuǎn)RS-232電平電路、RS-232轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器裝置可實(shí)現(xiàn)光纖線路轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)雙絞線線路接入后臺(tái)PC機(jī)網(wǎng)卡，對(duì)于采集單元使用的是串行口通信，而對(duì)于后臺(tái)PC機(jī)則使用的是TCP/IP通信，既減輕了采集終端的通信電路復(fù)雜度，又提高了與后臺(tái)PC機(jī)間的通信穩(wěn)定性。(3)上傳到通信前置機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)既可以直接存入已有的數(shù)據(jù)庫(kù)，又可以生成到后綴為CSV格式的數(shù)據(jù)文件(CSV文件名以上傳時(shí)間命名)中以供給其他監(jiān)控系統(tǒng)使用或作為備份文件供以后分析，為各種不同的監(jiān)控系統(tǒng)提供了良好的數(shù)據(jù)讀取兼容性。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型的流程圖。
具體實(shí)施方式
。參見(jiàn)圖1，光纖以太網(wǎng)通信的多通道數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)分為三個(gè)部分終端采集模塊、光纖以太網(wǎng)通信模塊和監(jiān)測(cè)中心，終端采集模塊、光纖以太網(wǎng)通信模塊、監(jiān)測(cè)中心依次串接。終端采集模塊包括串口 TTL電平轉(zhuǎn)光纖電路，并為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)安置了一臺(tái)數(shù)據(jù)采集單元，可以設(shè)定任意一臺(tái)采集單元為主采集單元，終端采集模塊還包括串口 TTL電平轉(zhuǎn)光纖電路，所述主采集單元作為數(shù)據(jù)同步采集命令的發(fā)送端，而其它采集單元均為從采集單元，接收主采集單元發(fā)送的數(shù)據(jù)同步脈沖，各采集單元把采集到的信號(hào)通過(guò)串口 TTL電平轉(zhuǎn)光纖電路發(fā)送到光纖以太網(wǎng)通信模塊。各采集單元均采用高速并口、多通道同步采樣A/D數(shù)據(jù)采集芯片采集數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)采集的同步性。各采集單元利用HFBR-1414和HFBR-2412自主設(shè)計(jì)串行口的TXD和RXD的TTL電平轉(zhuǎn)光纖信號(hào)線路，無(wú)需購(gòu)置市場(chǎng)上的串口轉(zhuǎn)光纖設(shè)備，既提高采集單元集成度又減小了系統(tǒng)的成本。光纖以太網(wǎng)通信模塊主要包括光纖轉(zhuǎn)串口 TTL電平及串口 TTL電平轉(zhuǎn)RS-232電平線路、RS-232轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)交換機(jī)，光纖轉(zhuǎn)串口 TTL電平及串口 TTL電平轉(zhuǎn)RS-232電平線路、RS-232轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)交換機(jī)依次串接，所述光纖以太網(wǎng)通信模塊能實(shí)現(xiàn)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)測(cè)中心之間的數(shù)據(jù)交互。監(jiān)測(cè)中心主要包括通信前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)等設(shè)備，通信前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)分別與以太網(wǎng)交換機(jī)相連。通信前置機(jī)完成終端采集模塊與監(jiān)測(cè)中心的數(shù)據(jù)通信、CSV文件生成及數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等功能；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù);WEB服務(wù)器則完成與采集終端、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及監(jiān)控計(jì)算機(jī)的交互。參見(jiàn)圖2，光纖以太網(wǎng)通信的多通道數(shù)據(jù)同步采集方法如下(I)通信前置機(jī)向主采集單元發(fā)送同步采集命令，主采集單元收到命令后通過(guò)串口 TTL電平轉(zhuǎn)光纖電路向所有從采集單元發(fā)送同步采集信號(hào)(低脈沖)；(2)所有采集單元在低脈沖的上升沿同時(shí)采集數(shù)據(jù)，并在采集固定周期的數(shù)據(jù)后由主采集單元向通信前置機(jī)發(fā)送采集結(jié)束信號(hào)；[0022](3)通信前置機(jī)收到主采集終端的采集結(jié)束信號(hào)后采用輪詢的方式向逐個(gè)數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送數(shù)據(jù)上傳命令，收到上傳命令的采集單元立即上傳數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)首先通過(guò)串口 TTL電平轉(zhuǎn)換光纖電路轉(zhuǎn)換為光纖信號(hào)，再通過(guò)光纖轉(zhuǎn)串口 TTL電平及串口 TTL電平轉(zhuǎn)RS-232電平電路轉(zhuǎn)換為RS232電平信號(hào)，最終經(jīng)過(guò)RS-232轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器利用以太網(wǎng)交換機(jī)到達(dá)通信前置機(jī)。(4)通信前置機(jī)將接收到的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到后綴為CSV格式的數(shù)據(jù)文件中，以供給其他監(jiān)控系統(tǒng)使用或作為備份文件供以后分析，或者直接進(jìn)行算法分析與處理獲得系統(tǒng)需要的參數(shù)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；(5)通信前置機(jī)再次向主采集單元發(fā)送采集命令，重復(fù)以上過(guò)程。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的基于光纖以太網(wǎng)通信的多通道數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)的測(cè)試方案及步驟，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種光纖以太網(wǎng)通信的多通道數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)，其特征在于包括終端采集模塊、光纖以太網(wǎng)通信模塊、監(jiān)測(cè)中心，所述終端采集模塊包括一個(gè)主采集單元、多個(gè)從采集單元和串口 TTL電平轉(zhuǎn)光纖電路，光纖以太網(wǎng)通信模塊包括多個(gè)光纖轉(zhuǎn)串口 TTL電平及串口 TTL電平轉(zhuǎn)RS-232電平電路、多個(gè)RS-232轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)交換機(jī)，監(jiān)測(cè)中心包括通信前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器和多個(gè)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，所述主采集單元作為數(shù)據(jù)同步采集命令的發(fā)送端，其他各從采集單元接收主采集單元發(fā)送的數(shù)據(jù)同步脈沖，各采集單元把采集到的信號(hào)依次通過(guò)串口 TTL電平轉(zhuǎn)光纖電路、光纖轉(zhuǎn)串口 TTL電平及串口 TTL電平轉(zhuǎn)RS-232電平電路、RS-232轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)交換機(jī)上傳到監(jiān)控計(jì)算機(jī)，以太網(wǎng)交換機(jī)分別與通信前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、多個(gè)監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光纖以太網(wǎng)通信的多通道數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)，本實(shí)用新型為每個(gè)測(cè)量點(diǎn)安裝有數(shù)據(jù)采集單元，各數(shù)據(jù)采集單元接收上位機(jī)的同步采集命令同步采集并存儲(chǔ)固定周期的數(shù)據(jù)，然后采集的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖以太網(wǎng)通信模塊上傳到后臺(tái)計(jì)算機(jī)并生成后綴為CSV格式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件以供給其他監(jiān)控系統(tǒng)使用或作為備份文件供以后分析。本實(shí)用新型通過(guò)在測(cè)控系統(tǒng)中各測(cè)量點(diǎn)安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集單元，并在各采集單元間使用光纖同步采集觸發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)各終端同步采集數(shù)據(jù)，最后利用光纖以太網(wǎng)高速通信方式，解決了測(cè)控系統(tǒng)中通信距離遠(yuǎn)、通信速度要求高、抗干擾能力要求高、數(shù)據(jù)需要同步采集分析等問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04B10/25GK202887445SQ20122056802
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者張志文, 羅隆福, 張曉虎 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)