低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置及其采集方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置及其采集方法，該數(shù)據(jù)采集裝置包括：電源輸入端，電源輸入端給數(shù)據(jù)采集裝置提供電源；主控制器，與主控制器相耦接的以下單元：遙測單元、遙信單元以及遙控單元；遙測單元包括：多個模擬量采集端口以及與多個模擬量采集端口相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與主控制器相連接；遙信單元包括：多個遙信量采集端口以及與多個遙信量采集端口相連接的光電隔離器，光電隔離器與主控制器相連接；以及遙控單元包括：多個遙控輸出繼電器端口以及與多個遙控輸出繼電器端口相連接的輸出驅(qū)動，輸出驅(qū)動與主控制器相連接?？蓪崿F(xiàn)低壓遙測、遙調(diào)、遙信、遙控。
【專利說明】低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置及其采集方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及配網(wǎng)自動化領域，具體地，涉及一種低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置及其采集方法。

【背景技術】
[0002]隨著自動化產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，應用現(xiàn)代計算機與通信技術，實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的運行自動化(配網(wǎng)自動化)，可以有效地提高供電質(zhì)量與生產(chǎn)管理效率，因此，受到了供電部門科研生產(chǎn)單位的廣泛重視。國際上一些發(fā)達國家的供電公司已大面積應用低壓配網(wǎng)自動化，國內(nèi)不少城市的供電公司(紹興、濟南、青島、中山、泉州等)的低壓配網(wǎng)自動化系統(tǒng)也達到了一定的規(guī)模。低壓配網(wǎng)自動化系統(tǒng)由主站、通信網(wǎng)絡、終端裝置三部分組成。但是，目前的終端裝置由于分散的裝置過多，主站不好進行總體的調(diào)控，在這樣的情況下，低壓配電網(wǎng)運行控制及管理會變的很不方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種低壓終端數(shù)據(jù)采集裝置，該低壓終端數(shù)據(jù)采集裝置將傳統(tǒng)的很多個分散的低壓遠方數(shù)據(jù)終端(RTU)裝置集成到一臺裝置，減少了分散裝置的個數(shù)，還提供一種低壓配電終端數(shù)據(jù)采集方法，可實現(xiàn)低壓遙測、遙調(diào)、遙信、遙控。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置，該數(shù)據(jù)采集裝置包括:電源輸入端，所述電源輸入端給所述數(shù)據(jù)采集裝置提供電源；主控制器，與所述主控制器相耦接的以下單元:遙測單元、遙信單元以及遙控單元；所述遙測單元包括:多個模擬量采集端口以及與多個所述模擬量采集端口相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與所述主控制器相連接；所述遙信單元包括:多個遙信量采集端口以及與多個所述遙信量采集端口相連接的光電隔離器，所述光電隔離器與所述主控制器相連接；以及所述遙控單元包括:多個遙控輸出繼電器端口以及與多個所述遙控輸出繼電器端口相連接的輸出驅(qū)動，所述輸出驅(qū)動與所述主控制器相連接。
[0005]優(yōu)選地，所述主控制器為DSP2812單片機。
[0006]優(yōu)選地，所述模擬量采集端口、遙信量采集端口以及遙控輸出繼電器端口的路數(shù)為32路。
[0007]優(yōu)選地，所述主控制器通過復雜可編程邏輯器件(CPLD)以擴展電路從而分別與所述遙測單元與所述遙信單元相連接。
[0008]進一步優(yōu)選地，所述主控制器上還耦接有:可擦可編程只讀存儲器(EEPROM);人機交互單元，所述人機交互單元包括鍵盤和液晶顯示器；以及網(wǎng)絡通訊模塊，所述主控制器通過所述網(wǎng)絡通訊模塊連接到上位機。
[0009]本發(fā)明還提供一種低壓配電終端數(shù)據(jù)采集方法，該方法通過使用權利要求5中所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置進行低壓配電終端數(shù)據(jù)采集，所述方法包括:S101，通過所述模擬量采集端口和/或所述遙信量采集端口對數(shù)據(jù)進行采集；
[0010]S102，將所述模擬量采集端口采集的模擬量數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片發(fā)送到所述主控制器；
[0011]將所述遙信量采集端口采集的所述遙信量數(shù)據(jù)通過光電隔離發(fā)送到所述主控制器；
[0012]S103，所述主控制器將所述模擬量數(shù)據(jù)以及所述遙信量數(shù)據(jù)分別進行濾波、取平方根以及校準。
[0013]優(yōu)選地，該方法還包括:S104，所述輸出驅(qū)動將所述人機交互單元發(fā)出的控制信號通過所述輸出繼電器端口發(fā)送給所述輸出繼電器。
[0014]進一步優(yōu)選地，將所述控制信號通過所述人機交互單元的鍵盤鍵入所述主控制器中，所述控制信號包括輸出脈沖寬度、通訊地址以及通訊波特率。
[0015]優(yōu)選地，將所述控制信號保存于所述數(shù)據(jù)存儲單元中。
[0016]優(yōu)選地，該方法還包括:將經(jīng)過步驟S103處理后的所述模擬量數(shù)據(jù)以及所述遙信量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡通訊模塊發(fā)送到所述上位機；以及
[0017]將經(jīng)過步驟S103處理后的所述模擬量數(shù)據(jù)以及所述遙信量數(shù)據(jù)通過所述液晶顯示器進行顯示。
[0018]通過上述實施方式，本發(fā)明的低壓配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的終端數(shù)據(jù)采集控制裝置，一般稱為低壓配電自動化終端或低壓配網(wǎng)自動化終端，是將傳統(tǒng)的很多個分散的RTU裝置集成到一臺裝置，便于低壓配電網(wǎng)的監(jiān)視與控制，與配網(wǎng)自動化主站通信，提供多條供電回路低壓配電網(wǎng)運行控制及管理所需的數(shù)據(jù)，執(zhí)行主站給出的對低壓配網(wǎng)設備進行調(diào)節(jié)控制的指令。低壓配電終端數(shù)據(jù)集中采集控制裝置是低壓配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基本組成單元，通過低壓配電終端數(shù)據(jù)集中采集控制方法可實現(xiàn)低壓多只回路的遙測、遙調(diào)、遙信、遙控，從而減少了分散裝置的個數(shù)，降低了系統(tǒng)設計成本，提高了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，因而具有廣泛的市場應用前景。
[0019]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0021]圖1是本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的低壓終端數(shù)據(jù)采集裝置的結構示意圖；以及
[0022]圖2是本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的低壓終端數(shù)據(jù)采集方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0024]圖1是本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的低壓終端數(shù)據(jù)采集裝置的結構示意圖；以及圖2是本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的低壓終端數(shù)據(jù)采集方法的流程圖。如圖1所示，在一種最優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明提供一種低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置，該數(shù)據(jù)采集裝置包括:電源輸入端，電源輸入端給數(shù)據(jù)采集裝置提供電源；主控制器，與主控制器相耦接的以下單元:遙測單元、遙信單元以及遙控單元；
[0025]遙測單元包括:多個模擬量采集端口以及與多個模擬量采集端口相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與主控制器相連接，通過這種方式實現(xiàn)模擬量數(shù)據(jù)的采集；
[0026]遙信單元包括:多個遙信量采集端口以及與多個遙信量采集端口相連接的光電隔離器，光電隔離器與主控制器相連接，通過這種方式實現(xiàn)遙信量數(shù)據(jù)的采集；以及
[0027]遙控單元包括:多個遙控輸出繼電器端口以及與多個遙控輸出繼電器端口相連接的輸出驅(qū)動，輸出驅(qū)動與主控制器相連接，通過這種方式實現(xiàn)控制信號的發(fā)出。
[0028]通過上述實施方式，本發(fā)明的低壓配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的終端數(shù)據(jù)采集控制裝置，一般稱為低壓配電自動化終端或低壓配網(wǎng)自動化終端，是將傳統(tǒng)的很多個分散的RTU裝置集成到一臺裝置，便于低壓配電網(wǎng)的監(jiān)視與控制，與配網(wǎng)自動化主站通信，提供多條供電回路低壓配電網(wǎng)運行控制及管理所需的數(shù)據(jù)，執(zhí)行主站給出的對低壓配網(wǎng)設備進行調(diào)節(jié)控制的指令。低壓配電終端數(shù)據(jù)集中采集控制裝置是低壓配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基本組成單元，通過低壓配電終端數(shù)據(jù)集中采集控制方法可實現(xiàn)低壓多只回路的遙測、遙調(diào)、遙信、遙控，從而減少了分散裝置的個數(shù)，降低了系統(tǒng)設計成本，提高了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，因而具有廣泛的市場應用前景。
[0029]在該種實施方式中，主控制器為DSP2812單片機，DSP2812是TI公司新推出的功能強大的TMS320F2812的32位定點DSP，是TMS320LF2407A的升級版本，最大的特點是速度比TMS320LF2407A有了質(zhì)的飛躍，從最高40M躍升到TMS320F2812的150M，處理數(shù)據(jù)位數(shù)也從16位定點躍升到32位定點。最大的亮點是其擁有EVA、EVB事件管理器和配套的12位16通道的AD數(shù)據(jù)采集，使其對電機控制得心應手。再加上豐富的外設接口，如CAN、SCI等，在工控領域占有不少份額。
[0030]在該種實施方式中，模擬量采集端口、遙信量采集端口以及遙控輸出繼電器端口的路數(shù)為32路，與主控制器單片機相配合實現(xiàn)多路的遙測、遙調(diào)、遙信、遙控。
[0031]在該種實施方式中，主控制器通過復雜可編程邏輯器件(CPLD)以擴展電路從而分別與遙測單元與遙信單元相連接，通過上述實施方式，擴展了主控制器單片機的接口單元，實現(xiàn)了將遙測單元與遙信單元的數(shù)據(jù)同時進行采集。
[0032]在該種實施方式中，主控制器上還耦接有:可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)，通過EEPROM實現(xiàn)了將輸入控制信號進行存儲，關鍵數(shù)據(jù)的備份作用，同時裝置失電后仍然保存的設置好的參數(shù)，提升了該裝置的性能；
[0033]人機交互單元，人機交互單元包括鍵盤和液晶顯示器，用于將控制信號進行輸入并將接受的信號通過液晶顯示器輸出；
[0034]以及網(wǎng)絡通訊模塊，網(wǎng)絡通訊模塊包括RS485以及以太網(wǎng)通訊模塊，主控制器通過網(wǎng)絡通訊模塊連接到上位機，通過上述模塊，可將采集到模擬量及遙信量上送到上位機，實現(xiàn)遠方的檢測及控制。
[0035]如圖2所示，在另一種實施方式中，本發(fā)明還提供一種低壓配電終端數(shù)據(jù)采集方法，該方法通過上述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置進行低壓配電終端數(shù)據(jù)采集，方法包括:
[0036]S101，通過模擬量采集端口和/或遙信量采集端口對數(shù)據(jù)進行采集；
[0037]S102，將模擬量采集端口采集的模擬量數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片發(fā)送到主控制器；
[0038]將遙信量采集端口采集的遙信量數(shù)據(jù)通過光電隔離發(fā)送到主控制器；
[0039]S103，主控制器將模擬量數(shù)據(jù)以及遙信量數(shù)據(jù)分別進行濾波、取平方根以及校準。
[0040]通過上述方法將模擬量數(shù)據(jù)以及遙信量數(shù)據(jù)同時進行采集，實現(xiàn)多路的遙測。
[0041]在該種實施方式中，在S103的后一部該方法還包括S104，輸出驅(qū)動將人機交互單元發(fā)出的控制信號通過輸出繼電器端口發(fā)送給輸出繼電器。
[0042]在該種優(yōu)選實施方式中，將控制信號通過人機交互單元的鍵盤鍵入主控制器中，控制信號包括輸出脈沖寬度、通訊地址以及通訊波特率，通過這些控制信號實現(xiàn)對多路輸出繼電器的控制。
[0043]在該種實施方式中，將控制信號保存于數(shù)據(jù)存儲單元中，數(shù)據(jù)存儲單元為EEPR0M，通過EEPROM實現(xiàn)了將輸入控制信號進行存儲，關鍵數(shù)據(jù)的備份作用，同時裝置失電后仍然保存的設置好的參數(shù)，提升了該裝置的性能。
[0044]在該種實施方式中，將經(jīng)過步驟S103處理后的模擬量數(shù)據(jù)以及遙信量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡通訊模塊發(fā)送到上位機；以及
[0045]將經(jīng)過步驟S103處理后的模擬量數(shù)據(jù)以及遙信量數(shù)據(jù)通過液晶顯示器進行顯
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[0046]本發(fā)明的裝置及其方法主要以DSP2812單片機作為主控制器，同時配合CPLD擴展芯片及AD公司的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，組成集中數(shù)據(jù)采集裝置，從而實現(xiàn)32路模擬量、32路遙信量輸入采集及32路遙控量輸出控制，同時配有輸入按鍵(鍵盤)及液晶顯示器，可以對裝置的遙控輸出脈沖寬度，通訊地址及通訊波特率等參數(shù)進行設置，也可手動對各輸出遙控量進行控制，同時使用EEPROM芯片將設置好的參數(shù)保存在芯片中，裝置失電后仍然保存的設置好的參數(shù)，裝置配有RS485及以太網(wǎng)通訊模塊，可將采集到模擬量及遙信量上送到上位機，實現(xiàn)遠方的檢測及控制，由于此裝置可代替多個分立的RTU測控單元，減少了外部分立RTU裝置的數(shù)量，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0047]以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0048]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0049]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權利要求】
1.一種低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，該數(shù)據(jù)采集裝置包括:電源輸入端，所述電源輸入端給所述數(shù)據(jù)采集裝置提供電源； 主控制器，與所述主控制器相耦接的以下單元:遙測單元、遙信單元以及遙控單元；所述遙測單元包括:多個模擬量采集端口以及與多個所述模擬量采集端口相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與所述主控制器相連接； 所述遙信單元包括:多個遙信量采集端口以及與多個所述遙信量采集端口相連接的光電隔離器，所述光電隔離器與所述主控制器相連接；以及 所述遙控單元包括:多個遙控輸出繼電器端口以及與多個所述遙控輸出繼電器端口相連接的輸出驅(qū)動，所述輸出驅(qū)動與所述主控制器相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述主控制器為DSP2812單片機。
3.根據(jù)權利要求1所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述模擬量采集端口、遙信量采集端口以及遙控輸出繼電器端口的路數(shù)為32路。
4.根據(jù)權利要求1所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述主控制器通過復雜可編程邏輯器件(CPLD)以擴展電路從而分別與所述遙測單元與所述遙信單元相連接。
5.根據(jù)1-4中任意一項權利要求所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述主控制器上還耦接有: 可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)； 人機交互單元，所述人機交互單元包括鍵盤和液晶顯示器；以及 網(wǎng)絡通訊模塊，所述主控制器通過所述網(wǎng)絡通訊模塊連接到上位機。
6.一種低壓配電終端數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，該方法通過使用權利要求5中所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集裝置進行低壓配電終端數(shù)據(jù)采集，所述方法包括: S101，通過所述模擬量采集端口和/或所述遙信量采集端口對數(shù)據(jù)進行采集； S102，將所述模擬量采集端口采集的模擬量數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片發(fā)送到所述主控制器； 將所述遙信量采集端口采集的所述遙信量數(shù)據(jù)通過光電隔離發(fā)送到所述主控制器；以及 S103，所述主控制器將所述模擬量數(shù)據(jù)以及所述遙信量數(shù)據(jù)分別進行濾波、取平方根以及校準。
7.根據(jù)權利要求6所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，該方法還包括:所述輸出驅(qū)動將所述人機交互單元發(fā)出的控制信號通過所述輸出繼電器端口發(fā)送給所述輸出繼電器。
8.根據(jù)權利要求7所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，將所述控制信號通過所述人機交互單元的鍵盤鍵入所述主控制器中，所述控制信號包括輸出脈沖寬度、通訊地址以及通訊波特率。
9.根據(jù)權利要求6所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，將所述控制信號保存于所述數(shù)據(jù)存儲單元中。
10.根據(jù)權利要求6所述的低壓配電終端數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，該方法還包括:將經(jīng)過步驟S103處理后的所述模擬量數(shù)據(jù)以及所述遙信量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡通訊模塊發(fā)送到所述上位機；以及 將經(jīng)過步驟S103處理后的所述模擬量數(shù)據(jù)以及所述遙信量數(shù)據(jù)通過所述液晶顯示器進行顯示。
【文檔編號】G05B19/042GK104133402SQ201410345777
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權日:2014年7月18日
【發(fā)明者】陶玉貴, 錢峰 申請人:蕪湖職業(yè)技術學院