無干擾光纖信號燈狀態(tài)采集系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種關(guān)于信號燈狀態(tài)識別、采集、傳輸?shù)难b置和方法，尤其是能在無視覺和電磁干擾的前提下對零星或高密集多個(gè)信號燈的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確高速的檢測分析，也可以在高濕、高溫、低溫、液體中、腐蝕或有毒惡劣工作環(huán)境下的完成設(shè)備信號燈狀態(tài)采集。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子、電氣及自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在工作和生活中涌現(xiàn)出大量的電子電氣設(shè)備，這些設(shè)備通常將設(shè)備狀態(tài)通過各種信號指示燈顯示出來。特別是的生產(chǎn)車間，可能用來判斷設(shè)備或生產(chǎn)線的正常與否，也可能用來判斷生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)和量。
[0003]早期，人們是均通過視覺判斷這些信號亮、滅來確認(rèn)系統(tǒng)或設(shè)備是否正常。人工目測方式對信號燈容易產(chǎn)生誤判，特別變化速率較快、信號燈多時(shí)更加容易生產(chǎn)誤判。
[0004]目前也有一些設(shè)備部分解決了人為視覺判斷的問題，但也存在較多的問題，首先，安裝這些設(shè)備后，由于采集傳感器對原信號燈的遮擋造成現(xiàn)場無法視覺巡檢各判斷設(shè)備狀態(tài)，影響系統(tǒng)現(xiàn)場巡檢及現(xiàn)場應(yīng)急處理；其次，由于采集傳感器的體積不可能太小，造成高密度信號燈采集無法完成；再次，由于采集傳感器是一電子部件，采集傳感器與原信號燈緊貼安裝，所以不可避免對原電路系統(tǒng)可能會(huì)有一定的電磁干擾；最后，由于現(xiàn)有系統(tǒng)的傳感器對采集環(huán)境要求很高，無法完成在惡劣環(huán)境下對設(shè)備信號燈狀態(tài)的采集，更不用說采集水下的設(shè)備信號燈狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一目的是在各種環(huán)境下提供無視覺和電磁干擾的精確高速采集信號燈狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。
[0006]本發(fā)明解決了現(xiàn)有人為視覺誤差的問題，解決了現(xiàn)有采集設(shè)備傳感器遮擋原信號燈造成視覺干擾的問題，解決了高密度信號燈的采集問題，解決了對信號燈顏色狀態(tài)的采集問題，解決了對多信號燈各狀態(tài)組合和時(shí)序組合狀態(tài)的采集問題，解決了對原設(shè)備的電磁干擾的問題，解決了在惡劣環(huán)境下的設(shè)備信號燈狀態(tài)的采集問題。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種無干擾光纖信號燈狀態(tài)采集系統(tǒng)和方法，包括:傳輸光纖、光纖固定管、光纖固定架、窄帶濾光片、光信號傳感器、光信號采集和處理模塊、現(xiàn)場跟隨顯示模塊、通信接口、纖芯端面打磨工藝、纖芯熱彎曲工藝。
[0008]所述傳輸光纖的每一芯緊貼并對準(zhǔn)設(shè)備的每一個(gè)信號燈，再由傳輸光纖將信號燈的光狀態(tài)傳輸?shù)綄?yīng)光傳感器，傳輸光纖有效信號傳輸長度可以達(dá)到10m以上；
所述光纖固定管、光纖固定架將每一芯傳輸光纖進(jìn)行可靠固定定位，光纖固定管適當(dāng)彎曲方式固定傳輸光纖及其纖芯，以避免對信號燈造成視覺遮擋；
所述窄帶濾光片，在各光信號傳感器前可加裝對應(yīng)的窄帶濾光片，使只有對應(yīng)顏色即波長的光信號通過窄帶濾光片到達(dá)各光信號傳感器，實(shí)現(xiàn)對信號燈顏色變化的狀態(tài)采集。
[0009]所述光信號傳感器將各傳輸光纖纖芯傳來的信號燈光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光信號傳感器的電信號端連接光信號采集和處理模塊；
所述光信號采集和處理模塊對信號燈各種狀態(tài)進(jìn)行分析處理、統(tǒng)計(jì)并存儲(chǔ)信號燈狀態(tài)數(shù)據(jù)；
所述現(xiàn)場跟隨顯示模塊根據(jù)光信號采集和處理模塊對信號燈各種狀態(tài)進(jìn)行分析處理、統(tǒng)計(jì)的信號燈狀態(tài)數(shù)據(jù)，同步模擬顯示被采集信號燈的各種狀態(tài)；
所述通信接口將光信號采集和處理模塊對信號燈各種狀態(tài)進(jìn)行分析處理、統(tǒng)計(jì)的信號燈狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)果上傳到各系統(tǒng)的上位機(jī)；
所述纖芯端面打磨工藝是將傳輸光纖端面打磨成一定角度或形狀的端面，以保證只有指定方向的光進(jìn)入光纖傳輸，避免相鄰信號燈或環(huán)境雜光對采集系統(tǒng)的影響干擾。
[0010]所述纖芯熱彎曲工藝是將纖芯加熱到塑性變化溫度，對纖芯進(jìn)行彎曲加工。在僅僅靠光纖固定架及光纖固定管無法完全準(zhǔn)確保證纖芯端面對準(zhǔn)信號燈發(fā)光方向時(shí)，進(jìn)一步利用纖芯熱彎曲工藝將纖芯端面精確對準(zhǔn)信號燈發(fā)光方向，從而確保只有指定信號燈的光信號可靠進(jìn)入傳輸光纖傳輸；也可以利用纖芯細(xì)小且高透明特性來避免對信號燈現(xiàn)場視覺遮擋。
[0011]所述的采集方法是采用將傳輸光纖的每一芯緊貼并對準(zhǔn)設(shè)備的每一個(gè)信號燈，再由傳輸光纖將信號燈的光狀態(tài)傳輸?shù)綄?yīng)光傳感器，傳輸光纖有效信號傳輸長度可以達(dá)到10m以上，固定架將每一芯傳輸光纖進(jìn)行可靠固定定位，每一個(gè)光傳感器將對應(yīng)傳輸光纖傳來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，光信號采集和處理模塊對各路信號狀態(tài)進(jìn)行分析處理、統(tǒng)計(jì)并存儲(chǔ)信號燈狀態(tài)數(shù)據(jù)，通信接口完成與上位機(jī)的通信；如需對信號燈顏色狀態(tài)進(jìn)行采集，則可選用本發(fā)明中的窄帶濾光片對光顏色即波長進(jìn)行選擇性采集。
[0012]解決的相關(guān)問題有:
1、光信號傳感器與信號燈一一對應(yīng)的，加上采用高速單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)，光傳感器采用高可靠快速響應(yīng)器件，從而解決了精確且高速采集信號燈狀態(tài)及組合狀態(tài)的問題；
2、光纖纖芯透明且直徑很小幾乎不影響原信號燈現(xiàn)場視覺巡查，從而解決了現(xiàn)場信號燈視覺干擾的問題；
3、光纖纖芯直徑很小，適當(dāng)打磨后的纖芯端面可以只傳輸定向光信號，通過纖芯熱彎曲工藝將纖芯前端進(jìn)行適當(dāng)彎曲，其最長彎曲長度可超過5cm，從而解決了高密度信號燈的采集中各信號燈之間的光干擾問題；
4、各光信號傳感器前可加裝對應(yīng)的窄帶濾光片，使只有對應(yīng)顏色即波長的光信號通過窄帶濾光片到達(dá)各光信號傳感器，實(shí)現(xiàn)對信號燈顏色變化的狀態(tài)采集；
5、通信接口將光信號采集和處理模塊對信號燈各種狀態(tài)進(jìn)行分析處理、統(tǒng)計(jì)的信號燈狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)果上傳到各系統(tǒng)的上位機(jī)；
6、現(xiàn)場跟隨顯示模塊根據(jù)光信號采集和處理模塊對信號燈各種狀態(tài)進(jìn)行分析處理、統(tǒng)計(jì)的信號燈狀態(tài)數(shù)據(jù)，同步模擬顯示被采集信號燈的各種狀態(tài)，由此在現(xiàn)場即可對本發(fā)明系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行直觀的判斷，只要將無干擾光纖信號燈狀態(tài)采集器安裝在現(xiàn)場監(jiān)控室的合適位置即可根據(jù)模擬顯示來對現(xiàn)場關(guān)鍵信號燈進(jìn)行及時(shí)全面的監(jiān)控；
7、由于光纖為石英、塑料和橡膠等非金屬材料制造而成，傳輸光纖有效信號傳輸長度可以達(dá)到I百米以上，從而完全可以避免光信號采集器對被采集設(shè)備造成電磁干擾； 8、系統(tǒng)由于采用傳輸光纖對信號燈的狀態(tài)進(jìn)行采集，從而系統(tǒng)可以完成在高濕、高溫、低溫、液體中、缺氧、腐蝕或有毒惡劣工作環(huán)境下的設(shè)備信號燈狀態(tài)采集。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明應(yīng)用于各設(shè)備信號燈狀態(tài)采集領(lǐng)域，實(shí)時(shí)獲取各設(shè)備信號燈狀態(tài)或組合狀態(tài)。
[0014]本發(fā)明采用光纖進(jìn)行信號燈的光信號傳輸，可同時(shí)對多個(gè)高密集信號燈進(jìn)行狀態(tài)采集，可應(yīng)用于7段數(shù)碼管的信號指示組合狀態(tài)的采集，從而解決各種信號狀態(tài)或復(fù)雜的組合狀態(tài)、時(shí)序狀態(tài)進(jìn)行采集。
[0015]可在本發(fā)明的光信號傳感器前加裝窄帶濾光片，實(shí)現(xiàn)對信號燈顏色狀態(tài)的準(zhǔn)確采集。解決了一直來同一信號燈顏色改變時(shí)設(shè)備狀態(tài)無法采集的問題。
[0016]本發(fā)明對采集點(diǎn)環(huán)境要求極低，采集點(diǎn)工作溫度范圍-40?80°C，濕度范圍無要求，完全可以在水中對相關(guān)水下設(shè)備的信號燈進(jìn)行采集。適用于只對光纖不造成腐蝕的各種環(huán)境下的信號燈采集。由于傳輸光的傳輸距離可以超過100m，因此可以實(shí)現(xiàn)對高濕、高溫、低溫、液體中、缺氧、腐蝕或有毒惡劣工作環(huán)境下的設(shè)備信號燈狀態(tài)進(jìn)行采集，只要將信號燈狀態(tài)采集器放置于環(huán)境合適的室內(nèi)、機(jī)柜或密閉容器內(nèi)即可。結(jié)合本發(fā)明的現(xiàn)場跟隨顯示模塊，從而可以使工作人員避免進(jìn)入有害的設(shè)備工作環(huán)境進(jìn)行設(shè)備巡檢，也可根據(jù)模擬顯示來對現(xiàn)場關(guān)鍵信號燈進(jìn)行及時(shí)全面的監(jiān)控，達(dá)到保護(hù)工作人員身體健康的目的。
[0017]本發(fā)明系統(tǒng)可實(shí)時(shí)將光信號采集和處理模塊對信號燈各種狀態(tài)進(jìn)行分析處理、統(tǒng)計(jì)的信號燈狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)果上傳到各系統(tǒng)的上位機(jī)，提供給各系統(tǒng)做遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)控制、智能控制、智慧系統(tǒng)用。從而進(jìn)一步發(fā)揮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一部分應(yīng)用實(shí)施例:
圖1為信號燈不規(guī)則朝向或高密集環(huán)境下，傳輸光纖前端需跟隨轉(zhuǎn)彎時(shí)，信號燈狀態(tài)采集的光電轉(zhuǎn)換部分結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明中信號燈狀態(tài)采集的光電轉(zhuǎn)換部分結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明信號燈采集狀態(tài)采集方法的流程圖；
圖4為本發(fā)明信號燈采集狀態(tài)采集系統(tǒng)示意圖；
圖5為本發(fā)明對機(jī)架設(shè)備信號燈狀態(tài)采集的應(yīng)用實(shí)例示意圖；
圖6為本發(fā)明對設(shè)備電子線路板信號燈狀態(tài)采集的應(yīng)用實(shí)例示意圖；
圖中100-被采集信號燈的設(shè)備，110-信號燈，210-光纖固定架，220-光纖固定管，310-傳輸光纖，520-光信號傳感器，530-光信號采集和處理模塊，540-通信接口，550-現(xiàn)場跟隨顯示模塊，600-上位機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]信號燈(110)狀態(tài)有:信號燈的亮和滅，信號燈的發(fā)光強(qiáng)弱，單個(gè)或多個(gè)信號燈的發(fā)