專利名稱：一種通用數(shù)據(jù)采集裝置及其數(shù)據(jù)采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通用數(shù)據(jù)采集裝置及其數(shù)據(jù)采集方法；用 于監(jiān)測電信機(jī)房、基站、電力變電站、電廠的動力參數(shù)，檢測氣象環(huán)境參數(shù)，以及生產(chǎn)過程 中復(fù)雜工況、無人值守工業(yè)現(xiàn)場中各類狀態(tài)信號的檢測，流體管道的運(yùn)行狀況監(jiān)控，環(huán)境監(jiān) 測等。
背景技術(shù)：
由于現(xiàn)場應(yīng)用條件的多樣性，致使對數(shù)據(jù)采集裝置的要求也是多樣的?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集 裝置普遍存在功能單一，智能化水平低，節(jié)能性不高，可靠性差的問題。例如申請?zhí)枮?200620017378.3的中國專利"通用數(shù)據(jù)采集器"，其釆用模塊化設(shè)計，綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)采集、 數(shù)據(jù)處理及通信于一體；雖然其通用性、智能化水平及裝置運(yùn)行的可靠性都得到了提高，但 其仍然存在以下問題
(1) 數(shù)據(jù)采集精度不高，變送器采集的信號沒有經(jīng)過精濾波處理，沒有消除信號中的干 擾，所發(fā)送到數(shù)據(jù)精度不高；
(2) 節(jié)能性不強(qiáng)，在不需要連續(xù)工作且能源有限的環(huán)境中不能使用，裝置的應(yīng)用現(xiàn)場必 須配備連續(xù)的供電設(shè)備，使用條件受限；不僅投資增大，維護(hù)困難，而且性價比低；
(3) 復(fù)雜工況下通信能力不強(qiáng)，由于裝置采用串行接口通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸， 在無法連接網(wǎng)絡(luò)的工況下無法使用，通信性能受到局限；
(4) 系統(tǒng)運(yùn)行可靠性差，易受到干擾而導(dǎo)致故障或崩潰；
(5) 智能化水平不高，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時受現(xiàn)場傳感器類型的限制。 發(fā)明內(nèi)容-
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種可進(jìn)行連續(xù)信號和離散信號的多路采集、通 用性強(qiáng)、采樣精度高的通用數(shù)據(jù)采集裝置及其數(shù)據(jù)采集方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案， 一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，包括微處理器、 電源模塊、計數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換器及信號智能調(diào)理板，多路離散信號輸入接口通過信號智能調(diào) 理板中的光電隔離電路與計數(shù)器的輸入端相連接，多路連續(xù)信號輸入接口通過信號智能調(diào)理 板中的信號模糊調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接；所述的微處理器通過數(shù)據(jù)總線分別 與A/D轉(zhuǎn)換器和計數(shù)器的輸出端相連接，所述的電源模塊與微處理器相連接，用于為微處理 器提供工作電壓。
在多路連續(xù)信號輸入接口與信號智能調(diào)理板上的信號模糊調(diào)理電路之間連接有阻容濾波電路，所述的阻容濾波電路的輸入端與多路連續(xù)信號輸入接口相連接，所述的阻容濾波電路 的輸出端與信號模糊調(diào)理電路的輸入端相連接。
本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置還設(shè)置有通訊模塊，所述的通訊模塊包括GPRS通訊系統(tǒng)、網(wǎng) 絡(luò)芯片及USB通訊接口； GPRS通訊系統(tǒng)通過串口與微處理器相連接，實(shí)現(xiàn)與主監(jiān)控室的無線 遠(yuǎn)程通訊，電源模塊與GPRS通訊系統(tǒng)相連接，用于為GPRS通訊系統(tǒng)提供工作電壓；網(wǎng)絡(luò)芯 片與微處理器相連接，用于連接以太網(wǎng)，與上位機(jī)進(jìn)行通訊；USB通訊接口與微處理器相連 接。
本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置還設(shè)置有人機(jī)交互模塊，所述的人機(jī)交互模塊包括鍵盤、顯 示器，所述的鍵盤、顯示器分別與微處理器相連接。
本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置還設(shè)置有外部存儲器,所述的外部存儲器與微處理器相連接。
所述的信號智能調(diào)理板中的信號模糊調(diào)理電路包括線性放大器，阻容濾波電路的輸出端 與線性放大器的輸入端相連接，線性放大器的輸出端與單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)的信號輸 入端相連接；單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)的輸出I/O 口與數(shù)字電位器的高電壓端相連接,單八 通道數(shù)字控制模擬開關(guān)的控制選通信號輸入端與微處理器的控制信號輸出端相連接，數(shù)字電 位器的滑動端輸出的模擬信號經(jīng)放大器放大后輸出。
所述的信號智能調(diào)理板中的光電隔離電路包括光電耦合器，多路離散信號輸入接口與光 電耦合器的輸入端相連接，光電耦合器的輸出端與施密特觸發(fā)器的輸入端相連接，施密特觸 發(fā)器的輸出端經(jīng)計數(shù)器與微處理器相連接。
所述的微處理器中還內(nèi)置看門狗電路。
一種通用數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)釆集方法，包括如下步驟
步驟一進(jìn)行系統(tǒng)初始化；
步驟二設(shè)置連續(xù)信號和離散信號中斷向量；
步驟三離散信號中斷等待、連續(xù)信號中斷等待、看門狗中斷等待、休眠中斷等待； 若離散信號中斷到了，則響應(yīng)離散信號中斷，釆集離散信號； 若連續(xù)信號中斷到了，則響應(yīng)連續(xù)信號中斷，采集連續(xù)信號； 若看門狗中斷到了，則響應(yīng)看門狗中斷，重新啟動系統(tǒng)；
若休眠中斷到了，則響應(yīng)休眠中斷，保存系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，除GPRS外，其 他外設(shè)全部掉電；然后，繼續(xù)進(jìn)行喚醒中斷等待，若喚醒中斷到了，則響應(yīng)喚醒中斷，系統(tǒng) 啟動，恢復(fù)中斷前設(shè)置；
步驟四若步驟三中采集了離散信號、連續(xù)信號，則向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)后返回步驟三； 否則直接返回步驟三。本發(fā)明的有益效果
1、 由于本發(fā)明的微處理器采用的是S3C2410芯片，它是一種高性能、低功耗、低成本的 嵌入式微處理器，其運(yùn)行頻率可達(dá)到203MHz，采用AMBAAHB總線接口，為外設(shè)提供統(tǒng)一的 地址和數(shù)據(jù)總線，減少了元件數(shù)量。ARM920T的32位微處理器結(jié)構(gòu)帶有一個5階管線， 可以極低的功耗提供優(yōu)異的性能；本發(fā)明的采集裝置的各個器件均采用低功耗元件，并且， S3C2410芯片具有休眠功能，裝置可通過GPRS通訊系統(tǒng)接收休眠/喚醒中斷信號，在不工作 時可進(jìn)入休眠狀態(tài)，除GPRS通訊系統(tǒng)外，其他器件全部進(jìn)入掉電狀態(tài)，使整個系統(tǒng)能夠最大 程度實(shí)現(xiàn)節(jié)能；
2、 由于本發(fā)明的采集裝置采用信號智能調(diào)理板，可對不同頻率、大小的連續(xù)信號、離散 信號進(jìn)行智能分析；因此，提高了系統(tǒng)的智能化水平；
3、 由于本發(fā)明的信號智能調(diào)理板具有信號模糊調(diào)理電路和光電隔離電路，因此，本發(fā)明 可直接接收現(xiàn)場傳感器采集到的各種連續(xù)和離散信號，而不受現(xiàn)場傳感器型號和被檢信號類 型的限制，方便與現(xiàn)場SL有傳感器的配套使用，具有很強(qiáng)的通用性；
4、 由于本發(fā)明的采集裝置對離散信號的采集采用光電隔離技術(shù)，使離散信號與微處理器 完全隔離，具有較高的輸入阻抗和共模擬制比；對連續(xù)信號采用阻容濾波，去除高頻干擾成 分，非標(biāo)準(zhǔn)輸入信號可在此轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號；
5、 本發(fā)明所采用的GPRS通訊系統(tǒng)具有使用成本低、準(zhǔn)確性高、對環(huán)境適應(yīng)性好、易于 安裝、易于維護(hù)等特點(diǎn)，在原有裝置不升級換代的情況下就能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)化管理；能夠?yàn)?用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)和虛擬專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；
6、 本發(fā)明的采集裝置采集到的數(shù)據(jù)可方便地通過網(wǎng)絡(luò)芯片經(jīng)以太網(wǎng)與上位機(jī)等后續(xù)裝置 進(jìn)行通訊
7、 本發(fā)明的采集裝置可實(shí)現(xiàn)自動采樣，有效地提高了科學(xué)管理水平，降低了人工勞動強(qiáng) 度，具有良好的社會效益；
8、 本發(fā)明的采集裝置采用模塊化設(shè)計，具有良好的可擴(kuò)充性；通過相應(yīng)的擴(kuò)展模板，不 僅可擴(kuò)充輸入通道，而且可使裝置升級，保持高的性價比。


圖1是本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)采集方法的程序流程圖3是本發(fā)明的信號智能調(diào)理板中的信號模糊調(diào)理電路的電路原理圖4是本發(fā)明的信號智能調(diào)理板中的阻容濾波電路和光電隔離電路的電路原理圖；圖5是微處理器S3C2410芯片的硬件結(jié)構(gòu)框圖6是本發(fā)明應(yīng)用于石油管道泄漏的實(shí)時檢測的系統(tǒng)組成示意圖7是本發(fā)明應(yīng)用于石油管道泄漏的實(shí)時檢測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意其中，圖6中，1"GPRS通訊系統(tǒng)，2—顯示器，3—鍵盤，4—本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝 置，5—傳感器，6—傳輸管道。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
如圖1所示， 一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，包括微處理器、電源模塊、計數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換器
及信號智能調(diào)理板，多路離散信號輸入接口通過信號智能調(diào)理板中的光電隔離電路與計數(shù)器
的輸入端相連接，多路連續(xù)信號輸入接口通過信號智能調(diào)理板中的信號模糊調(diào)理電路與A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接；所述的微處理器通過數(shù)據(jù)總線分別與A/D轉(zhuǎn)換器和計數(shù)器的輸出端 相連接，所述的電源模塊與微處理器相連接，用于為微處理器提供工作電壓。
本發(fā)明所采用的微處理器為S3C2410芯片，其內(nèi)置看門狗電路，用于當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)軟件跑 飛時，進(jìn)行自動復(fù)位。
在多路連續(xù)信號輸入接口與信號智能調(diào)理板上的信號模糊調(diào)理電路之間連接有阻容濾波 電路，所述的阻容濾波電路的輸入端與多路連續(xù)信號輸入接口相連接，所述的阻容濾波電路 的輸出端與信號模糊詢理電路的輸入端相連接。
如圖4所示，本發(fā)明的信號智能調(diào)理板中的阻容濾波電路采用阻容濾波器，其電阻、電
容的取值為及=2/^2, C = 0.47/^。
本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置還設(shè)置有通訊模塊，所述的通訊模塊包括GPRS通訊系統(tǒng)、 網(wǎng)絡(luò)芯片及USB通訊接口。 GPRS通訊系統(tǒng)通過S3C2410芯片自帶的串口 coml與S3C2410芯 片相連接，實(shí)現(xiàn)與主監(jiān)控室的無線遠(yuǎn)程通訊，電源模塊與GPRS通訊系統(tǒng)相連接，用于為GPRS 通訊系統(tǒng)提供工作電壓。網(wǎng)絡(luò)芯片通過數(shù)據(jù)總線與S3C2410芯片相連接，通過網(wǎng)絡(luò)通信協(xié) 議，利用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)等后續(xù)裝置的通訊；USB通訊接口與S3C2410芯片相連接。
所述的GPRS通信系統(tǒng)由一套GPRS信號收發(fā)裝置和SIM智能卡組成，可以與計算機(jī)在沒 上網(wǎng)的情況下設(shè)置狀態(tài)，可從串口對波特率、IP地址、自動掉線時間間隔、ID號、APN接入 點(diǎn)名稱以及域名進(jìn)行設(shè)置；通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及控制信號的無線傳輸，不需要進(jìn)行 有線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離布線。而且，可定期校準(zhǔn)系統(tǒng)時間，無論現(xiàn)場工況如何，都能通過中國移 動網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程通信，實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸及整個裝置的遠(yuǎn)程控制。
本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置還設(shè)置有人機(jī)交互模塊，所述的人機(jī)交互模塊包括鍵盤、顯示器，所述的鍵盤、顯示器均為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其分別通過內(nèi)部總線與S3C2410芯片相連接，實(shí) 現(xiàn)人機(jī)交互功能。
本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置還設(shè)置有外部存儲器，所述的外部存儲器通過內(nèi)部總線與 S3C2410芯片相連接，其采用flash閃存，用來存儲操作系統(tǒng)、程序開發(fā)軟件、通信協(xié)議、 臨時存儲采樣數(shù)據(jù)等，用于保證采樣裝置的自動運(yùn)行，并完成數(shù)據(jù)通信以及提供后備數(shù)據(jù) 的傳輸。
如圖3所示，所述的信號智能調(diào)理板中的信號模糊調(diào)理電路包括線性放大器AMP1A、 AMP2B、 AMP3C，阻容濾波電路的輸出端與線性放大器AMP1A、 AMP2B、 AMP3C的輸入端相連接， 線性放大器AMP1A、 AMP2B、 AMP3C的輸出端與單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)U2的信號輸入端相 連接；經(jīng)阻容濾波電路濾波后的-20V- +20￥的模擬信號，再經(jīng)過線性放大器AMP1A、 AMP2B、 AMP3C轉(zhuǎn)換成-5V- +5V'的電壓信號。單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)U2的輸出I/O 口與數(shù)字電位 器Ul的高電壓端UH相連接，數(shù)字電位器Ul的低電壓端UL通過分壓電路將電壓轉(zhuǎn)換為-2V; 單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)U2的控制選通信號輸入端A1、 A2、 A3與微處理器的控制信號輸 出端相連接，控制選通信號輸入端A1、 A2、 A3用于控制選通單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)U2 的信號輸入通道;數(shù)字電位器U1的滑動端U,輸出的模擬信號經(jīng)線性放大器AMP4D放大后輸出。
如圖4所示，所述的信號智能調(diào)理板中的光電隔離電路包括光電耦合器P1、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6,多路離散信號輸入接口與光電耦合器P1、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6的輸入端相連接，光 電耦合器P1、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6的輸出端與施密特鵯發(fā)器U3的輸入端相連接，施密特觸 發(fā)器U3的輸出端經(jīng)計數(shù)器與微處理器相連接。
S3C2410芯片是一種高性價比、低功耗的基于ARM920T內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式微處 理器，其時鐘頻率為180MHz，運(yùn)行頻率可達(dá)到203MHz;適用于設(shè)計小體積、高性能嵌入式 產(chǎn)品；其采用O. 18um制造工藝的32位微控制器，支持Linux和WinCE等圖形桌面的操作 線EBI接口。
S3C2410芯片的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示，其內(nèi)部集成有常用的外圍組件。S3C2410 芯片具有
(1) 16KB數(shù)據(jù)緩存，16KB指令緩存；
(2) 虛擬內(nèi)存管理單元MMU;
(3) 16KB的內(nèi)部SRAM和128KB的內(nèi)部ROM;
(4) 帶有外部總線接口(EBI)，方便用戶進(jìn)行升級；
(5) 支持SDRAM、 StatieMemory、 BurstFlash、無縫連接的NAND Flash/Smart Media;
(6) 增強(qiáng)型的時鐘發(fā)生器和電源管理單元；(7) 帶有2個有雙鎖相環(huán)的片上振蕩器；
(8) 慢速的時鐘模式和軟件電源優(yōu)化能力；
(9) 4個可編程的外部時鐘信號；
(10) 周期中斷定時器、看門狗定時器和秒計數(shù)器；
(11) 具有報警中斷的實(shí)時時鐘；
(12) 帶有8個優(yōu)先級、可單個屏蔽中斷源、中斷保護(hù)的先進(jìn)中斷控制器；
(13) 7個外部中斷源，l個快速中斷源；
(14) 4個32位并行I/O控制器，多達(dá)122個可編程I/O 口 ；
(15) 20通道的外圍DMA控制器;
(16) 10/100M的以太網(wǎng)接口;
(17) 2個全速的USB2.0主接口和一個從接口；
(18) 4個UART;
(19) 3通道16位的定時/計數(shù)器(TC);
(20) 主從串行外設(shè)接口(SPI);
(21) 兩線接口(TWI);
(22) 提供了 208引腳PQFP封裝和256球形BGA封裝。
本發(fā)明的A/D轉(zhuǎn)換器采用的型號為AC1558, AC1558為32路每路12位的A/D轉(zhuǎn)換器， 轉(zhuǎn)換時間為l.(Vs:它可以直接通過數(shù)據(jù)總線與S3C2410芯片相連接，并具有隔離功能， 將模擬輸入與S3C2410芯片隔離開，保護(hù)芯片不受外界干擾信號的影響及損壞；AC1558 是一款功能單一的A/D轉(zhuǎn)換器，其只強(qiáng)調(diào)A/D采樣功能，其輸入帶有程控放大器，特別適 合多路模擬信號的采樣檢測。AC1558采用高速光耦，較通常隔離采樣板的速度有很大提 高；其自帶隔離DC/AC變換器，不需要外接電源。
所述的計數(shù)器采用的型號是AC4071，其包含九個計數(shù)/定時器，每個計數(shù)/定時器各自 獨(dú)立，它可以通過總線擴(kuò)展部分直接與S3C2410芯片相連接。
所述的線性放大器AMP1A、 AMP2B、 AMP3C、 AMP4D采用的型號為TL084,所述的單八通道數(shù) 字控制模擬開關(guān)U2采用的型號為CD4051，所述的數(shù)字電位器Ul采用的型號為X9313，所述的 光電耦合器P1、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6采用的型號為QTC4N25，所述的施密特觸發(fā)器U3采用的 型號為74LS14。
如圖2所示， 一種通用數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)采集方法，包括如下步驟 一種通用數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)采集方法，包括如下步驟
步驟一打開配置文件，讀取配置參數(shù)..本機(jī)端口號、本機(jī)IP、數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)地址，關(guān)閉配置文件；
步驟二分配動態(tài)內(nèi)存用來存放采集數(shù)據(jù)； 步驟三通信協(xié)議初始化及配置； 步驟四啟動看門狗電路；
步驟五從串口讀取GPRS通訊系統(tǒng)的信息來校正系統(tǒng)時間；
步驟六設(shè)置單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)初始值、采樣頻率、看門狗中斷、休眠中斷及 喚醒中斷；
步驟七設(shè)置連續(xù)信號和離散信號中斷向量；
步驟八離散信號中斷等待、連續(xù)信號中斷等待、看門狗中斷等待、休眠中斷等待； 若離散信號中斷到了，則響應(yīng)離散信號中斷，采集離散信號； 若連續(xù)信號中斷到了，則響應(yīng)連續(xù)信號中斷，采集連續(xù)信號； 若看門狗中斷到了，則響應(yīng)看門狗中斷，重新啟動系統(tǒng)；
若休眠中斷到了，則響應(yīng)休眠中斷，保存系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，除GPRS外，其 他外設(shè)全部掉電；然后，繼續(xù)進(jìn)行喚醒中斷等待，若喚醒中斷到了，則響應(yīng)喚醒中斷，系統(tǒng) 啟動，恢復(fù)中斷前設(shè)置；
步驟九若步驟八中采集了離散信號、連續(xù)信號，則向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)后返回步驟八； 否則直接返回步驟八。
本發(fā)明的工作過程如下
現(xiàn)場采集的多路離散信號(如流量計脈沖信號等)經(jīng)多路離散信號輸入接口送入信號智 能調(diào)理板中的光電隔離電路進(jìn)行整形、濾波，除去干擾并降噪，再送入計數(shù)器；最后送入 S3C2410芯片進(jìn)行處理。現(xiàn)場采集的多路連續(xù)信號經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為連續(xù)的電流或電壓信號， 再經(jīng)多路連續(xù)信號輸入接口送入信號智能調(diào)理板中的信號模糊調(diào)理電路進(jìn)行智能調(diào)制，除去 高頻干擾成分、將非標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號；然后，將標(biāo)準(zhǔn)信號送入A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬 信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后送入S3C2410芯片進(jìn)行處理。S3C2410芯片通過串口接收GPRS通 訊系統(tǒng)的控制信號，并發(fā)送數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線通信。'當(dāng)S3C2410芯片通過GPRS通訊系統(tǒng) 接收到休眠中斷指令時，立即進(jìn)入休眠狀態(tài)，即除GPRS通訊系統(tǒng)外，其余外設(shè)全部掉電； 當(dāng)S3C2410芯片通過GPRS通訊系統(tǒng)接收到喚醒中斷指令時，系統(tǒng)自動啟動，恢復(fù)休眠前狀態(tài) 繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。本發(fā)明可通過網(wǎng)絡(luò)芯片連接以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊或通過USB通訊接口進(jìn) 行數(shù)據(jù)通訊。
本發(fā)明應(yīng)用于石油管道泄漏的實(shí)時檢測 石油管道泄漏的實(shí)時檢測一直是管道輸送安全監(jiān)控領(lǐng)域未能很好解決的難題。目前，國內(nèi)所有管道輸送企業(yè)和國外絕大多數(shù)管道輸送企業(yè)均不得不采用人工巡線或停運(yùn)檢修的方 法。國內(nèi)外關(guān)于泄漏的實(shí)時檢測的研究集中在聲發(fā)射和漏磁檢測方面，由于技術(shù)的成本和抗 干擾性問題，至今沒有達(dá)到實(shí)用化。
如圖6、圖7所示，使用本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置時，本發(fā)明與現(xiàn)場現(xiàn)有的傳感器5 等配套使用，組建所需的數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)。將本發(fā)明安裝在石油管道輸送監(jiān)控站或者無人值守 的閥室，充分利用現(xiàn)場現(xiàn)有的溫度、壓力、流量傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。主監(jiān)控室的上位機(jī)通 過GPRS通訊系統(tǒng)1接收各個監(jiān)控站或者無人值守的閥室發(fā)送的數(shù)據(jù)，控制各個監(jiān)控站或者無 人值守的閥室中本發(fā)明的工作狀態(tài)。本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)采集裝置對傳感器5采集到的數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理后，通過GPRS通訊系統(tǒng)1發(fā)送本站的數(shù)據(jù)，同時接收和響應(yīng)主監(jiān)控室發(fā)送的控制信號， 具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理功能。
本發(fā)明的應(yīng)用，可以提高石油管道的科學(xué)管理水平，有效地對管道運(yùn)行實(shí)施安全監(jiān)控， 降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了勞動生產(chǎn)率；提高管道檢測的自動化水平，大大減輕了管道 的巡查工作壓力，減少了盲目巡査工作量。而且，可盡可能的縮短搶修時間，有效地保障了 石油管道的正常運(yùn)行，降低了管道輸送企業(yè)的運(yùn)營成本。本發(fā)明的應(yīng)用還可以減少石油管道 盜油現(xiàn)象的發(fā)生，為油田經(jīng)濟(jì)的髙速發(fā)展保駕護(hù)航。
1權(quán)利要求
1、一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于包括微處理器、電源模塊、計數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換器及信號智能調(diào)理板，多路離散信號輸入接口通過信號智能調(diào)理板中的光電隔離電路與計數(shù)器的輸入端相連接，多路連續(xù)信號輸入接口通過信號智能調(diào)理板中的信號模糊調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接；所述的微處理器通過數(shù)據(jù)總線分別與A/D轉(zhuǎn)換器和計數(shù)器的輸出端相連接，所述的電源模塊與微處理器相連接，用于為微處理器提供工作電壓。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于在多路連續(xù)信號輸入接口 與信號智能調(diào)理板上的信號模糊調(diào)理電路之間連接有阻容濾波電路，所述的阻容濾波電路的 輸入端與多路連續(xù)信號輸入接口相連接，所述的阻容濾波電路的輸出端與信號模糊調(diào)理電路 的輸入端相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于該通用數(shù)據(jù)采集裝置還設(shè) 置有通訊模塊，所述的通訊模塊包括GPRS通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)芯片及USB通訊接口； GPRS通訊 系統(tǒng)通過串口與微處理器相連接，實(shí)現(xiàn)與主監(jiān)控室的無線遠(yuǎn)程通訊，電源模塊與GPRS通訊系 統(tǒng)相連接，用于為GPRS通訊系統(tǒng)提供工作電壓；網(wǎng)絡(luò)芯片與微處理器相連接，用于連接以太 網(wǎng)，與上位機(jī)進(jìn)行通訊；USB通訊接口與微處理器相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于該通用數(shù)據(jù)采集裝置還設(shè) 置有人機(jī)交互模塊，所述的人機(jī)交互模塊包括鍵盤、顯示器，所述的鍵盤、顯示器分別與微 處理器相連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于該通用數(shù)據(jù)采集裝置還設(shè) 置有外部存儲器，所述的外部存儲器與微處理器相連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求'l所述的一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的信號智能調(diào)理板中 的信號模糊調(diào)理電路包括線性放大器，阻容濾波電路的輸出端與線性放大器的輸入端相連接， 線性放大器的輸出端與單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)的信號輸入端相連接；單八通道數(shù)字控制 模擬開關(guān)的輸出I/O 口與數(shù)字電位器的高電壓端相連接,單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)的控制 選通信號輸入端與微處理器的控制信號輸出端相連接，數(shù)字電位器的滑動端輸出的模擬信號 經(jīng)放大器放大后輸出。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的信號智能調(diào)理板中 的光電隔離電路包括光電耦合器，多路離散信號輸入接口與光電耦合器的輸入端相連接，光 電耦合器的輸出端與施密特觸發(fā)器的輸入端相連接，施密特觸發(fā)器的輸出端經(jīng)計數(shù)器與微處 理器相連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的微處理器中還內(nèi)置 看門狗電路。
9、權(quán)利要求1所述的一種通用數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一進(jìn)行系統(tǒng)初始化；步驟二設(shè)置連續(xù)信號和離散信號中斷向量；步驟三離散信號中斷等待、連續(xù)信號中斷等待、看門狗中斷等待、休眠中斷等待； 若離散信號中斷到了，則響應(yīng)離散信號中斷，采集離散信號； 若連續(xù)信號中斷到了，則響應(yīng)連續(xù)信號中斷，采集連續(xù)信號； 若看門狗中斷到了，則響應(yīng)看門狗中斷，重新啟動系統(tǒng)；若休眠中斷到了，則響應(yīng)休眠中斷，保存系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，除GPRS外，其 他外設(shè)全部掉電；然后，繼續(xù)進(jìn)行喚醒中斷等待，若喚醒中斷到了，則響應(yīng)喚醒中斷，系統(tǒng) 啟動，恢復(fù)中斷前設(shè)置；步驟四若步驟三中采集了離散信號、連續(xù)信號，則向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)后返回步驟三； 否則直接返回步驟三。
全文摘要
一種通用數(shù)據(jù)采集裝置及其數(shù)據(jù)采集方法屬于數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括微處理器，多路離散信號輸入接口通過光電隔離電路與計數(shù)器的輸入端相連，多路連續(xù)信號輸入接口通過信號模糊調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連；微處理器與A/D轉(zhuǎn)換器和計數(shù)器的輸出端相連。數(shù)據(jù)采集方法進(jìn)行系統(tǒng)初始化；設(shè)置連續(xù)、離散信號中斷向量；進(jìn)行中斷等待，若離散信號中斷到，采集離散信號；若連續(xù)信號中斷到，采集連續(xù)信號；若看門狗中斷到了，重新啟動系統(tǒng)；若休眠中斷到了，保存系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)，進(jìn)入休眠狀態(tài)；然后，進(jìn)行喚醒中斷等待，若喚醒中斷到了，系統(tǒng)啟動，恢復(fù)中斷前設(shè)置；若采集了離散信號、連續(xù)信號，則向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)后繼續(xù)中斷等待；否則直接中斷等待。
文檔編號G05B19/048GK101661276SQ200910187478
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者健 馮, 劉金海, 歷秀明, 張化光, 楊宏宇 申請人:東北大學(xué)