本實用新型屬于電力電子檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

遠程設備狀態(tài)的實時監(jiān)測與故障定位是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵保障，隨著科學技術(shù)的進步,特別是以傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和嵌入式芯片技術(shù)為基礎的現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,以及測試理論的不斷發(fā)展,實時數(shù)據(jù)采集和故障分析技術(shù)的發(fā)展也是日新月異。

傳統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集和故障分析方式采用內(nèi)置式數(shù)據(jù)方式和外置式數(shù)據(jù)采集方式，內(nèi)置式數(shù)據(jù)采集方式:即將高速、高精度連續(xù)采樣系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)通道部分做成板卡的形式,插入計算機的擴展槽中,實現(xiàn)內(nèi)置式的數(shù)據(jù)采集功能。這種方式需占用PCI/ISA總線擴展槽及相關(guān)資源,通過PCI/ISA總線的高速數(shù)據(jù)傳輸率實現(xiàn)PC與采樣系統(tǒng)的大容量數(shù)據(jù)交換,其缺點是受計算機插槽數(shù)量、地址和中斷資源的限制,安裝不太方便,編程比較麻煩,且受計算機內(nèi)部高頻電磁脈沖的干擾,影響數(shù)據(jù)采集的精度和設備的穩(wěn)定性。外置式數(shù)據(jù)采集方式一般是通過RS232接口與計算機相連,在一定程度上克服了內(nèi)置式數(shù)據(jù)采集的缺點,但由于采用的是低速率的RS232接口,其最高數(shù)據(jù)傳輸率不超過115KbPs,同時傳輸?shù)木嚯x也不會超過15米,因此在對大批量數(shù)據(jù)進行采集時,采樣系統(tǒng)與主機接口速度的瓶頸將導致部分數(shù)據(jù)丟失,失去連續(xù)采樣的意義。

需要采用更好的數(shù)據(jù)采集方式,來克服以上方式的不足。USB高速數(shù)據(jù)接口的推出,極大的提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。USB是近年來應用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù),隨著各種類型的USB產(chǎn)品的陸續(xù)推出,USB通信的優(yōu)點越來越廣泛地被人們所熟知,至今已為各PC廠家所支持。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型提供一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊、耐用可靠，基于USB接口實現(xiàn)傳感器組與上位機的通信，通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設備狀態(tài)信息，完成電器設備的調(diào)整和故障定位，達到遠程控制數(shù)據(jù)采集、準確故障定位和提高資源使用率的目的。

本實用新型通過以下技術(shù)手段解決上述問題：

一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，包括傳感器組、模擬開關(guān)電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA電路、USB接口、顯示控制電路和指示報警電路，其特征在于，所述FPGA電路包括FIFO模塊和控制模塊，所述傳感器組連接所述模擬開關(guān)電路的輸入端，所述模擬開關(guān)電路的輸出端依次通過所述信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和FIFO模塊連接所述USB接口；所述顯示控制電路和指示報警電路分別連接所FPGA電路；所述控制模塊分別連接所述模擬開關(guān)電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和USB接口。

進一步的，所述傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器和紅外傳感器，所述溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器和紅外傳感器分別連接所述模擬開關(guān)電路的輸入端。

進一步的，所述顯示控制電路包括顯示屏和物理按鍵，所述顯示屏和物理按鍵分別連接所述FPGA電路。

進一步的，所述指示報警電路包括工作指示LED燈和報警指示燈LED，所述工作指示LED燈和報警指示燈LED分別連接所述FPGA電路。

進一步的，還包括殼體，所述殼體為長方體空腔結(jié)構(gòu)，所述殼體的底部設置了通訊接口，所述通訊接口連接在所述傳感器組與所述模擬開關(guān)電路之間；所述工作指示LED燈、報警指示燈LED、顯示屏和物理按鍵設置在所述殼體的正面，所述USB接口設置在所述殼體的頂部，所述模擬開關(guān)電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和FPGA電路設置在所述殼體的內(nèi)部。

進一步的，還包括無線通信電路，所述無線通信電路位于所述殼體頂部且連接所述FPGA電路。

進一步的，還包括電源電路，所述電源電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA電路和USB接口。

進一步的，還包括時鐘電路，所述時鐘電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA電路和USB接口。

本實用新型的一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)具有以下有益效果：

本實用新型公開了一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，屬于電力電子檢測技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括傳感器組、模擬開關(guān)電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA電路、USB接口、顯示控制電路和指示報警電路，F(xiàn)PGA電路包括FIFO模塊和控制模塊，傳感器組連接模擬開關(guān)電路的輸入端，模擬開關(guān)電路的輸出端依次通過信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和FIFO模塊連接USB接口。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、耐用可靠，基于USB接口實現(xiàn)傳感器組與上位機的通信，通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設備狀態(tài)信息，完成電器設備的調(diào)整和故障定位，達到遠程控制數(shù)據(jù)采集、準確故障定位和提高資源使用率的目的。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。

圖1是本實用新型提供的一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實施例電路連接示意圖；

圖2是本實用新型提供的一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型提供的一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實施例的模擬開關(guān)電路連接示意圖；

圖4是本實用新型提供的一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實施例的信號調(diào)理電路連接示意圖；

圖5是本實用新型提供的一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實施例的A/D轉(zhuǎn)換器連接示意圖；

圖6是本實用新型提供的一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第二實施電路連接示意圖。

具體實施方式

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。 術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

以下將結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。

實施例一

如圖1所示，一種基于USB接口的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，包括傳感器組1、模擬開關(guān)電路2、信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5、USB接口6、顯示控制電路7和指示報警電路8，所述FPGA電路5包括FIFO模塊和控制模塊，所述傳感器組1連接所述模擬開關(guān)電路2的輸入端，所述模擬開關(guān)電路2的輸出端依次通過所述信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FIFO模塊連接所述USB接口6；所述顯示控制電路7和指示報警電路8分別連接所FPGA電路5；所述控制模塊分別連接所述模擬開關(guān)電路2、信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和USB接口6。

進一步的，所述傳感器組1包括溫度傳感器101、濕度傳感器102、煙霧傳感器103和紅外傳感器104，所述溫度傳感器101、濕度傳感器102、煙霧傳感器103和紅外傳感器104分別連接所述模擬開關(guān)電路2的輸入端。

進一步的，所述顯示控制電路7包括顯示屏701和物理按鍵702，所述顯示屏701和物理按鍵702分別連接所述FPGA電路5。

進一步的，所述指示報警電路8包括工作指示LED燈801和報警指示燈LED802，所述工作指示LED燈801和報警指示燈LED802分別連接所述FPGA電路5。

如圖2所示，還包括殼體，所述殼體為長方體空腔結(jié)構(gòu)，所述殼體的底部設置了通訊接口105，所述通訊接口105連接在所述傳感器組1與所述模擬開關(guān)電路2之間；所述工作指示LED燈801、報警指示燈LED802、顯示屏701和物理按鍵702設置在所述殼體的正面，所述USB接口6設置在所述殼體的頂部，所述模擬開關(guān)電路2、信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FPGA電路5設置在所述殼體的內(nèi)部。

進一步的，還包括電源電路，所述電源電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5和USB接口6。

進一步的，還包括時鐘電路，所述時鐘電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5和USB接口6。

具體的，模擬開關(guān)電路2采用八路模擬開關(guān)CD4051芯片如圖3所示。

如圖4所示，信號調(diào)理電路3主要是對輸入的電壓信號進行處理,使其電壓保持在0-5V范圍以內(nèi),從而適應A/D轉(zhuǎn)換芯片對輸入信號的要求，此部分電路使用運放AD827芯片,該運放最高帶寬為50MHz,單片集成兩個運算放大器,分別用來進行信號放大和信號平移，整個運放功耗小于100mw。

如圖5所示A/D轉(zhuǎn)換器4采用高速且與微處理器兼容的AD7820轉(zhuǎn)換芯片,是AD公司生產(chǎn)的8位并行輸出的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器,集成了高性能的抽樣和保持放大器,只需+5v單電壓供電,不需要外部時鐘,且具有寬工作溫度范圍。

需要說明的是，所述FPGA電路5選用XC2Sl00-6PQ208C型FPGA芯片，該芯片支持三種配置模式:主機串行模式、從機串行模式、邊界掃描模式。用戶可以通過集成在FPGA開發(fā)板上的跳線選擇器JPI選擇相應的配置模式,對FPGA芯片進行編程和測試。

實施例二

如圖6所示，一種基于USB接口6的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，包括傳感器組1、模擬開關(guān)電路2、信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5、USB接口6、顯示控制電路7和指示報警電路8，所述FPGA電路5包括FIFO模塊和控制模塊，所述傳感器組1連接所述模擬開關(guān)電路2的輸入端，所述模擬開關(guān)電路2的輸出端依次通過所述信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FIFO模塊連接所述USB接口6；所述顯示控制電路7和指示報警電路8分別連接所FPGA電路5；所述控制模塊分別連接所述模擬開關(guān)電路2、信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和USB接口6。

進一步的，所述傳感器組1包括溫度傳感器101、濕度傳感器102、煙霧傳感器103和紅外傳感器104，所述溫度傳感器101、濕度傳感器102、煙霧傳感器103和紅外傳感器104分別連接所述模擬開關(guān)電路2的輸入端。

進一步的，所述顯示控制電路7包括顯示屏701和物理按鍵702，所述顯示屏701和物理按鍵702分別連接所述FPGA電路5。

進一步的，所述指示報警電路8包括工作指示LED燈801和報警指示燈LED802，所述工作指示LED燈801和報警指示燈LED802分別連接所述FPGA電路5。

進一步的，還包括殼體，所述殼體為長方體空腔結(jié)構(gòu)，所述殼體的底部設置了通訊接口105，所述通訊接口105連接在所述傳感器組1與所述模擬開關(guān)電路2之間；所述工作指示LED燈801、報警指示燈LED802、顯示屏701和物理按鍵702設置在所述殼體的正面，所述USB接口6設置在所述殼體的頂部，所述模擬開關(guān)電路2、信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FPGA電路5設置在所述殼體的內(nèi)部。

進一步的，還包括無線通信電路9，所述無線通信電路9位于所述殼體頂部且連接所述FPGA電路5。

進一步的，還包括電源電路，所述電源電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5和USB接口6。

進一步的，還包括時鐘電路，所述時鐘電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5和USB接口6。

具體的，無線通信電路9采用CC2430芯片，基于Zigbee無線傳感網(wǎng)技術(shù)進行無線通訊。該系統(tǒng)基于USB接口6實現(xiàn)傳感器組1與上位機的通信，通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設備狀態(tài)信息，根據(jù)上位機和FPGA芯片內(nèi)預設的參數(shù)閾值，分析判斷當前環(huán)境是否需要調(diào)整，已經(jīng)目前的電器設備的故障定位，達到遠程控制數(shù)據(jù)采集、準確故障定位和提高資源使用率的目的。

需要說明的是，無線通信電路9可以根據(jù)實際情況選擇Wifi、藍牙等無線通訊芯片，實現(xiàn)與手持設備或者其他便攜設備的通訊和交互，實現(xiàn)現(xiàn)場設備的即時調(diào)控和故障定位，進一步提高系統(tǒng)的工作效率。

本實用新型公開了一種基于USB接口6的設備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，屬于電力電子檢測技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括傳感器組1、模擬開關(guān)電路2、信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5、USB接口6、顯示控制電路7和指示報警電路8，F(xiàn)PGA電路5包括FIFO模塊和控制模塊，傳感器組1連接模擬開關(guān)電路2的輸入端，模擬開關(guān)電路2的輸出端依次通過信號調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FIFO模塊連接USB接口6。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、耐用可靠，基于USB接口6實現(xiàn)傳感器組1與上位機的通信，通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設備狀態(tài)信息，完成電器設備的調(diào)整和故障定位，達到遠程控制數(shù)據(jù)采集、準確故障定位和提高資源使用率的目的。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。