專利名稱：分布式各計量點(diǎn)的時間計量方法及分布式時間計量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域中對時間量的計量和采集，涉及一種分布式各計量點(diǎn)的
時間計量方法及分布式時間計量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在實(shí)際應(yīng)用中，時間量是通過時鐘進(jìn)行計量的。時間量計量在計量領(lǐng)域的意義，在 于可以與其他物理量結(jié)合，運(yùn)算得出有更重要度量價值的計量結(jié)果。例如，在流量計量領(lǐng) 域，如果流速在某一段時間內(nèi)恒定，就可以簡單地用時間量與流速、流速發(fā)生點(diǎn)的管道橫截 面積相乘，得出液體在該時間段內(nèi)的流量；在空調(diào)用量計量領(lǐng)域，時間型計量法就是利用空 調(diào)在不同檔位的運(yùn)行時間，與該檔位的單位時間制冷量相乘，得出空調(diào)的總用冷量，進(jìn)而用 于空調(diào)使用費(fèi)用的計算。 傳統(tǒng)的基于時間量的大型計量系統(tǒng)需要先對各計量點(diǎn)的時間量進(jìn)行精確的計量， 然后由計量中心采集各計量點(diǎn)的時間量計量結(jié)果，結(jié)合其他物理量運(yùn)算得出有用的計量數(shù) 據(jù)。但高精度時鐘的制造成本和維護(hù)成本都很高，如果在每個計量點(diǎn)都設(shè)置高精度時鐘，系 統(tǒng)的整體成本會大大增加。如果采用精度不高的時鐘，又會影響各計量點(diǎn)的時間量計量精 度，產(chǎn)生的累積誤差會嚴(yán)重影響最終的計量結(jié)果。 因此，發(fā)明一種無需使用大量高精度時鐘而又能精確計量各點(diǎn)時間量的方法，顯 得很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的首要技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的時間計量系統(tǒng)成本高、 冗余度大的缺點(diǎn)，提供一種分布式各計量點(diǎn)的時間計量方法，用較低的成本實(shí)現(xiàn)對各計量 點(diǎn)時間量的精確計量。 本發(fā)明要解決的首要技術(shù)問題是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種分布式各計量點(diǎn)的時間計量方法，計量中心1依次對所有計量點(diǎn)發(fā)送開始工 作指令；設(shè)置在每個計量點(diǎn)的相對時鐘模塊3測量所對應(yīng)計量點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的有效相對時間 Te和總相對時間Tt，相對時鐘模塊3將上述的有效相對時間Te和總相對時間Tt發(fā)送到計 量中心1 ;計量中心1內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊2記錄相對時鐘模塊3的總絕對時間Tt-real ;根據(jù) 公式Te-real = Tt_real*Te/Tt，計算出相對時鐘模塊3的有效絕對時間Te-real。
相對時鐘模塊3測量的有效相對時間Te可以是i段子有效相對時間Tel、 Te2. . . Tei的加權(quán)和，各段子有效相對時間的權(quán)重可以改變或不變，有效相對時間包括至少 一段子有效相對時間；相對時鐘模塊3測量的總相對時間Tt可以是I段子總相對時間Ttl、 Tt2. . . Ttl的加權(quán)和，各段子總相對時間的權(quán)重可以改變或不變，總相對時間包括至少一段 子總相對時間，i和I根據(jù)實(shí)際需要確定。 一段子總相對時間里，可以有一段或多段子相對 有效時間。 計量點(diǎn)最后一次數(shù)據(jù)發(fā)送動作發(fā)生的絕對時間Tl存放在計量中心l，在同一計量點(diǎn)做出新的數(shù)據(jù)發(fā)送動作時，計量中心1讀取標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊2的絕對時間T2，根據(jù)公式 Tt-real = T2_T1，計算出相對時鐘模塊3的總絕對時間Tt-real，計量中心1刷新相應(yīng)計量 點(diǎn)的最后一次數(shù)據(jù)發(fā)送動作發(fā)生的絕對時間。 每個計量點(diǎn)的序號存儲在計量中心l，計量點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送周期T大于TWN，其中，
時間間隔Tx是序號相鄰的兩個計量點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時間間隔，N是計量點(diǎn)的個數(shù)。 在計量周期結(jié)束后，相對時鐘模塊3將有效相對時間Te和總相對時間Tt清零，并
自動進(jìn)入下一個計量周期。 所述的相對時間是指時間、晶振跳數(shù)、脈沖數(shù)、上升沿個數(shù)、下降沿個數(shù)、時鐘周期 中的一種。 本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題在于提供一種采用上述分布式各計量點(diǎn)的時
間計量方法的分布式時間計量系統(tǒng)。用絕對時間計量精度較低、相對時間計量精度較高的
相對時鐘模塊代替絕對時鐘模塊，有效地降低計量系統(tǒng)的整體成本。 本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題，是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種分布式時間計量系統(tǒng)，所述的時間計量系統(tǒng)包括一個計量中心1和至少兩個
計量點(diǎn)，計量中心1與每個計量點(diǎn)連接，每個計量點(diǎn)設(shè)置一個相對時鐘模塊3。 計量中心1包括標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊2和與每個計量點(diǎn)連接的通訊模塊6，標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊
2和通訊模塊6設(shè)置在一個或兩個芯片中。 相對時鐘模塊3包括計時模塊7和一個晶振電路8。 標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊2包括時鐘模塊4和中央處理模塊5，中央處理模塊5與通訊模塊6 連接。 時鐘模塊4采用時鐘芯片，時鐘芯片的型號采用如下的一種或多種組合 DS12C887、SD2003A、M41T0、PCF8563、RTL4553、DS1302、DS1315、RS5C372、HT138X、SHT1302、 SD2200、 ICS950710、 DS12887、 HYM8563、 RTC8025、 RTC4553、 SI5315、 GW8038。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于 在各計量點(diǎn)上，用絕對時間計量精度較低、但相對時間計量精度較高的相對時鐘 模塊代替絕對時鐘模塊，完成相對時間的計量；采集這些計量結(jié)果，結(jié)合計量系統(tǒng)中的絕對 時鐘的測量結(jié)果，完成對有效絕對時間的高精度計量。在保證各計量點(diǎn)計量精確性的前提 下，有效地降低計量系統(tǒng)的整體成本。 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明分布式時間計量系統(tǒng)的原理圖；
圖2為本發(fā)明中相對時間向絕對時間轉(zhuǎn)換的原理圖；
圖3為本發(fā)明中有效相對時間和總相對時間產(chǎn)生方法原理圖
圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例1的框圖。
附圖標(biāo)記 1.計量中心 2.標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊 3.相對時鐘模塊 5.中央處理模塊 6.通訊模塊 7.計時模塊
4.時鐘模塊 8.晶振電路
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，在分布式時間計量系統(tǒng)中，設(shè)置專門的計量中心，用于管理各個計量
點(diǎn)的時間計量結(jié)果。在計量中心設(shè)置一個絕對時間精度較高的標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊。計量中心與
若干計量點(diǎn)相連，在各計量點(diǎn)設(shè)置一個相對時間精度較高的相對時鐘模塊。 在計量點(diǎn)工作時，相對時鐘模塊完成相對時間的計量任務(wù)。在某個計量周期內(nèi)，相
對時鐘模塊記錄了總相對時間Tt和有效相對時間Te，這兩個參數(shù)均以相對時間表示。這兩
個參數(shù)本身并不具有重要的計量價值，但它們的比值卻有著重要的計量價值。 在計量周期結(jié)束后，計量點(diǎn)會將總相對時間Tt和有效相對時間Te發(fā)送給計量中
心，清零這兩個參數(shù)，并自動進(jìn)入下一個計量周期，如此循環(huán)。 在工作時，計量中心會在標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊的協(xié)助下，記錄每個計量點(diǎn)最后一次數(shù)據(jù)
發(fā)送動作發(fā)生的絕對時間Tl，計量中心記錄的是每個計量周期的起點(diǎn)，后一個計量周期的
起點(diǎn)，就是前一個計量周期的終點(diǎn)。在同一計量點(diǎn)做出新的數(shù)據(jù)發(fā)送動作時，計量中心立即
讀取標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊的絕對時間T2，通過公式Tt-real = T2-T1，把總相對時間Tt轉(zhuǎn)換成總
絕對時間Tt-real ，再通過公式Te-real = Te*Tt_real/Tt，把相對有效時間Te轉(zhuǎn)換成絕對
有效時間Te-real。圖2表示了這種相對時間向絕對時間的轉(zhuǎn)換原理。 影響該時間計量系統(tǒng)的最大因素是Tl和T2的準(zhǔn)確性。計量中心要采用良好的隊
列機(jī)制，確保在計量點(diǎn)發(fā)生數(shù)據(jù)發(fā)送動作時迅速獲取標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊的絕對時間值，本發(fā)明
提出的方法是讓各計量點(diǎn)按序逐個發(fā)起數(shù)據(jù)發(fā)送動作，并為相鄰兩個計量點(diǎn)的動作發(fā)起設(shè)
置時間間隔，避免多個計量點(diǎn)同時發(fā)起數(shù)據(jù)發(fā)送動作，影響計量中心對絕對時間獲取的精確性。 如圖4所示，計量中心1包括標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊2和通訊模塊6，標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊2包括 時鐘模塊4和中央處理模塊5。在中央處理模塊5中設(shè)置高速緩沖區(qū)，存放各計量點(diǎn)的序號 和最后數(shù)據(jù)發(fā)送動作時間。通訊模塊6分別與中央處理模塊5和各計量點(diǎn)相連，完成數(shù)據(jù) 通訊過程。 時鐘模塊4采用時鐘芯片實(shí)現(xiàn)，時鐘芯片的型號采用如下的一種或多種組合DS 系列、SD系歹l」、M系列、PCF系列、RTL系列、RS系列、HT系列、SHT系列、ICS系列、HYM系列、 RTC系列、SI系列、GW系列，具體型號是4DS12C887、 SD2003A、 M41T0、 PCF8563、 RTL4553、 DS1302、 DS1315、 RS5C372、 HT138X、 SHT1302、 SD2200、 ICS950710、 DS12887、 HYM8563、 RTC8025、 RTC4553、 SI5315、 GW8038。 相對時鐘模塊3包括計時模塊7和晶振電路8，計時模塊7可以是含內(nèi)部計時器的 廉價單片機(jī)。相對時鐘模塊3設(shè)置在每個計量點(diǎn)上，并為每個計量點(diǎn)設(shè)置序號。
統(tǒng)一計時模塊7的數(shù)據(jù)發(fā)送動作周期T，使其大于Tx*N，其中Tx是計量中心對序 號相鄰的兩個計量點(diǎn)發(fā)送開始工作指令的間隔，N是計量點(diǎn)個數(shù)。 在計時模塊7的程序中增加開始工作函數(shù)，該函數(shù)由計量中心1發(fā)送的開始工作 指令觸發(fā)。 計量中心1通過中央處理模塊5 ，以時間間隔Tx依次對N個計時模塊7發(fā)送開始 工作指令。 在計量周期結(jié)束時，計時模塊7發(fā)送兩個相對時間計量結(jié)果(即總相對時間Tt和 有效相對時間Te)至通訊模塊6，進(jìn)入下一個計量周期；通訊模塊6傳遞這些數(shù)據(jù)至中央處理模塊5。 中央處理模塊5處理這些數(shù)據(jù)，計算出計時模塊7的兩個絕對時間，存儲計算結(jié)
果，并刷新高速緩沖區(qū)中的計時模塊7序號所對應(yīng)的最后數(shù)據(jù)發(fā)送動作時間。 中央處理模塊5記錄每個計量點(diǎn)最后一次數(shù)據(jù)發(fā)送動作發(fā)生的絕對時間Tl，在同
一計量點(diǎn)做出新的數(shù)據(jù)發(fā)送動作時，計量中心1立即讀取標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊2的絕對時間T2，根
據(jù)公式Tt-real = T2_T1，計算出總絕對時間Tt-real，并刷新中央處理模塊5的高速緩沖
區(qū)中所對應(yīng)的最后數(shù)據(jù)發(fā)送動作時間，即用后一個計量周期的絕對時間T2代替前一個計
量周期的絕對時間Tl，成為新的絕對時間Tl。 最后，中央處理模塊5通過公式Te-real = Te*Tt_real/Tt，計算出該計量點(diǎn)的有 效絕對時間Te-real 。 在實(shí)際應(yīng)用時，晶振電路8的質(zhì)量可能影響計時模塊7的內(nèi)部計時器對絕對時間 的計量結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是，只要晶振電路8的頻率在計量周期內(nèi)是穩(wěn)定的，則計時模塊7 所計量得到的有效相對時間Te和總相對時間Tt的比值Rl與中央處理模塊5計量所得的 有效絕對時間Te-real和總絕對時間Tt-real的比值R2相同，即可以利用公式Te-real = TWTt-real/Tt，精確計算出相對時鐘模塊所計量的有效絕對時間Te-real。圖2為本發(fā)明 相對時間向絕對時間轉(zhuǎn)換原理圖。 在實(shí)際應(yīng)用中，相對時鐘模塊3測量的有效相對時間Te可以是i段子有效相對時 間Tel、 Te2. . . Tei的加權(quán)和，各段子有效相對時間的權(quán)重可以改變或不變，有效相對時間 包括至少一段子有效相對時間；相對時鐘模塊3測量的總相對時間Tt可以是I段子總相對 時間Ttl、 Tt2. . . Ttl的加權(quán)和；各段子總相對時間的權(quán)重可以改變或不變，總相對時間包 括至少一段子總相對時間，i和I根據(jù)實(shí)際需要確定。 一段子總相對時間里，可以有一段或 多段子相對有效時間。圖3為本發(fā)明有效相對時間和總相對時間產(chǎn)生方法原理圖。
相對時間的概念包括但不限于傳統(tǒng)意義上的時間。相對時間可以是時間、晶振跳 數(shù)、脈沖數(shù)、上升沿個數(shù)、下降沿個數(shù)、時鐘周期等數(shù)值。可以把這些數(shù)值的有效部分和全 部，作為有效相對時間和總相對時間，完成從相對時間到絕對時間的轉(zhuǎn)換計算過程。
標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊的實(shí)現(xiàn)方式包括但不限于時鐘模塊與中央處理模塊的結(jié)合。
權(quán)利要求
一種分布式各計量點(diǎn)的時間計量方法，其特征在于，計量中心(1)依次對所有計量點(diǎn)發(fā)送開始工作指令；設(shè)置在每個計量點(diǎn)的相對時鐘模塊(3)測量所對應(yīng)計量點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的有效相對時間Te和總相對時間Tt，相對時鐘模塊(3)將上述的有效相對時間Te和總相對時間Tt發(fā)送到計量中心(1)；計量中心(1)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊(2)記錄相對時鐘模塊(3)的總絕對時間Tt-real；根據(jù)公式Te-real＝Tt-real*Te/Tt，計算出相對時鐘模塊(3)的有效絕對時間Te-real。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的時間計量方法，其特征在于，相對時鐘模塊(3)測量的有效相對時間Te可以是i段子有效相對時間Tel、Te2…Tei的加權(quán)和，各段子有效相對時間的權(quán)重可以改變或不變，有效相對時間包括至少一段子有效相對時間；相對時鐘模塊(3)測量的總相對時間Tt可以是I段子總相對時間Ttl、Tt2…Ttl的加權(quán)和，各段子總相對時間的權(quán)重可以改變或不變，總相對時間包括至少一段子總相對時間；一段子總相對時間里，可以有一段或多段子相對有效時間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的時間計量方法，其特征在于，計量點(diǎn)最后一次數(shù)據(jù)發(fā)送動作發(fā)生的絕對時間T1存放在計量中心(l)，在同一計量點(diǎn)做出新的數(shù)據(jù)發(fā)送動作時，計量中心(1)讀取標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊(2)的絕對時間T2，根據(jù)公式Tt-real 二T2-T1，計算出相對時鐘模塊(3)的總絕對時間Tt-real，計量中心(1)刷新相應(yīng)計量點(diǎn)的最后一次數(shù)據(jù)發(fā)送動作發(fā)生的絕對時間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的時間計量方法，其特征在于，每個計量點(diǎn)的序號存儲在計量中心(1)，計量點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送周期T大于Tx*N，其中，時間間隔Tx是序號相鄰的兩個計量點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時間間隔，N是計量點(diǎn)的個數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的時間計量方法，其特征在于，在計量周期結(jié)束后，相對時鐘模塊(3)將有效相對時間Te和總相對時間Tt清零，并自動進(jìn)入下一個計量周期。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的時間計量方法，其特征在于，所述的相對時間是指時間、晶振跳數(shù)、脈沖數(shù)、上升沿個數(shù)、下降沿個數(shù)、時鐘周期中的一種。
7. —種應(yīng)用權(quán)利要求1至6任一項所述的時間計量方法的分布式時間計量系統(tǒng)，所述的時間計量系統(tǒng)包括一個計量中心(1)和至少兩個計量點(diǎn)，其特征在于，計量中心(1)與每個計量點(diǎn)連接，每個計量點(diǎn)設(shè)置一個相對時鐘模塊(3)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的分布式時間計量系統(tǒng)，其特征在于，計量中心(1)包括標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊(2)和與每個計量點(diǎn)連接的通訊模塊(6)，標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊(2)和通訊模塊(6)設(shè)置在一個或兩個芯片中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的分布式時間計量系統(tǒng)，其特征在于，相對時鐘模塊(3)包括計時模塊(7)和晶振電路(8)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分布式時間計量系統(tǒng)，其特征在于，標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊(2)包括時鐘模塊(4)和中央處理模塊(5)，中央處理模塊(5)與通訊模塊(6)連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的分布式時間計量系統(tǒng)，其特征在于，時鐘模塊(4)采用時鐘芯片，時鐘芯片的型號采用如下的一種或多種組合DS12C887、SD2003A、M41T0、PCF8563、RTL4553、 DS1302、 DS1315、 RS5C372、 HT138X、 SHT1302、 SD2200、 ICS950710、 DS12887、HYM8563、 RTC8025、 RTC4553、 SI5315、 GW8038。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分布式各計量點(diǎn)的時間計量方法及分布式時間計量系統(tǒng)。所述的時間計量方法是指計量中心依次對所有計量點(diǎn)發(fā)送開始工作指令；設(shè)置在每個計量點(diǎn)的相對時鐘模塊測量所對應(yīng)計量點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的有效相對時間Te和總相對時間Tt，相對時鐘模塊將上述的有效相對時間Te和總相對時間Tt發(fā)送到計量中心；標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊測量相對時鐘模塊的總絕對時間Tt-real；根據(jù)公式Te-real＝Tt-real*Te/Tt，計算出相對時鐘模塊的有效絕對時間Te-real。所述的時間計量系統(tǒng)在各計量點(diǎn)上，用絕對時間計量精度較低、相對時間計量精度較高的相對時鐘模塊代替絕對時鐘模塊，本發(fā)明在保證各計量點(diǎn)計量精確性的前提下，有效地降低計量系統(tǒng)的整體成本。
文檔編號G07C1/02GK101739731SQ20091022620
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者崔銘常, 常文飛 申請人:佛山市艾科電子工程有限公司