一種通用的數據採集系統的製作方法
2023-10-24 14:51:27
專利名稱：一種通用的數據採集系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量及控制領域，特別涉及對礦用機電設備的安全性能進行測試 時所使用的一種通用的數據採集系統。
背景技術：
目前，礦用機電設備的安全測試系統均是針對特定的礦用機電設備開發的，例如 對於礦用主排水系統，可使用水泵安全性能測試儀進行檢測；對礦用提升系統，可用提升機 安全性能測試儀及鋼絲繩探傷儀等設備進行檢測。根據《煤礦安全規程》的規定，提升機、通風機等不同的礦用機電設備的安全性能 測試系統中存在多種相同或相近的測試項目，在已有的監測裝置中採用著性能相近的傳感 檢測裝置，因此，既浪費了資源，同時，企業需要為不同的礦用機電設備購置對應的安全測 試系統，加重了企業的運營負擔。
實用新型內容針對以上缺陷，本實用新型提供一種通用的數據採集系統，可以實現對不同的礦 用機電設備的安全性能進行測試。本實用新型提供的技術方案如下本實用新型提供一種通用的數據採集系統，包括數據採集裝置和上位計算機，所 述數據採集裝置包括微處理器，可復用的數據採集通道、存儲器擴展模塊和接口模塊，其 中，所述微處理器分別與所述可復用的數據採集通道、所述存儲器擴展模塊和所述接口模 塊連接；所述可復用的數據採集通道被定義有不同的通訊協議，根據實際測試的需求選擇 對應的通訊協議，並使用選擇的通訊協議通過同一數據採集通道傳輸具有相同輸出信號類 型的不同輸出信號；所述數據採集裝置通過所述接口模塊與所述上位計算機通訊。優選的，所述微處理器採用嵌入式開發系統。優選的，所述存儲器擴展模塊包括SDRAM模塊和/或2M Flash模塊。優選的，所述接口模塊包括用於與所述上位計算機通訊的USB接口模塊和/或 TFT液晶顯示模塊和/或無線傳輸模塊。優選的，所述可復用的數據採集通道包括可復用的模擬量數據採集通道、可復用 的開關量數據採集通道、可復用的數字量數據採集通道；其中，所述可復用的模擬量數據採 集通道用於傳輸下述傳感器的輸出信號提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水系統測試中 所用的溫度傳感器、壓力傳感器、電參量傳感器、位移傳感器和流量傳感器；所述可復用的 開關量數據採集通道用於傳輸提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水系統測試測量的開關 量信號；所述可復用的數字量數據採集通道用於傳輸測量提升機、通風機、空氣壓縮機和主 排水裝置時採用的數字式傳感器的輸出信號。優選的，當所述可復用的數據採集通道為所述可復用的模擬量數據採集通道時， 所述可復用的模擬量數據採集通道由傳感器、信號調理電路和模數轉換電路串行連接；當所述傳感器所需的信號傳輸線路較長時，所述傳感器與所述信號調理電路採用無線連接。本實用新型的有益效果如下本實用新型提供的數據採集系統，通過為數據採集通道設置與不同的傳感器對應 的通訊協議，即可以分時傳輸屬於同一類型的傳感器輸出信號，從而實現了數據採集通道 的分時復用，降低了數據採集裝置的配置複雜度，又由於本數據採集系統能夠傳輸多種傳 感器輸出信號，因此，提高了數據採集裝置的通用性。可以對提升機、水泵、空壓機和通風機 等設備的安全性能進行測試時實現分時復用。
圖1是本實用新型實施例提供的一種通用的數據採集系統的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的USB接口模塊的電路圖；圖3是本實用新型實施例提供的信號調理電路的電路圖；圖4是本實用新型實施例提供的模數轉換電路的電路圖；圖5是本實用新型實施例提供的開關量數據採集模塊的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的一個具體的實施方式進行說明。如圖1所示，為本實用新型實施例提供的一種通用的數據採集系統的結構示意 圖，包括數據採集裝置和上位計算機，所述數據採集裝置包括微處理器，可復用的數據採 集通道、存儲器擴展模塊和接口模塊，其中，所述微處理器分別與所述可復用的數據採集通 道、所述存儲器擴展模塊和所述接口模塊連接；所述可復用的數據採集通道被定義有不同 的通訊協議，根據實際測試的需求選擇對應的通訊協議，並使用選擇的通訊協議通過同一 數據採集通道傳輸具有相同輸出信號類型的不同輸出信號；所述數據採集裝置通過所述接 口模塊與所述上位計算機通訊。在實際應用中，可復用的數據採集通道包括可復用的模擬量數據採集通道、可復 用的開關量數據採集通道、可復用的數字量數據採集通道；其中，所述可復用的模擬量數據 採集通道用於傳輸下述傳感器的輸出信號提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水系統測試 中所用的溫度傳感器、壓力傳感器、電參量傳感器、位移傳感器和流量傳感器；所述可復用 的開關量數據採集通道用於傳輸提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水系統測試測量的開 關量信號，如圖5所示，為開關量數據採集模塊的電路圖；所述可復用的數字量數據採集通 道用於傳輸測量提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水裝置時採用的數字式傳感器的輸出 信號。當所述可復用的數據採集通道為所述可復用的模擬量數據採集通道時，所述可復 用的模擬量數據採集通道由傳感器、信號調理電路和模數轉換電路串行連接；當所述傳感 器所需的信號傳輸線路較長時，所述傳感器與所述信號調理電路採用無線連接。圖1為包 含有模擬量數據採集通道的數據採集系統的結構示意圖。以下對上述各功能模塊的具體結構和功能進行介紹(1)所述微處理器可以採用嵌入式SmartARMMOO開發系統。(2)所述存儲器擴展模塊包括=SDRAM模塊和/或2M Flash模塊。用於存儲嵌入式SmartARMMOO開發系統的開發程序，以及用於數據採集過程中的緩衝存儲器。(3)所述接口模塊包括用於與上位計算機通訊的USB接口模塊和/或TFT液晶 顯示模塊和/或無線傳輸模塊。其中，TFT液晶顯示模塊用於顯示數據採集裝置的各工作 狀態參數、存儲器存儲狀態和實時數據等信息；如圖2所示，為USB接口模塊的電路圖，USB 接口模塊用於數據採集裝置與上位計算機通訊，遵守USB2. 0協議，具有數據傳輸速率高、 支持熱插拔等優點。無線傳輸模塊用於當傳感器所需的信號傳輸線路較長時，實現數據採集裝置中的 信號調理模塊與傳感器間的無線連接。現有技術中，傳感器與數據採集裝置為有線傳輸方 式，存在布線不方便、信號線纜長度重量均較大等缺點，降低了信號傳輸的質量。而採用無 線傳輸方式，既可以減少信號傳遞所需電纜的數量，又可以減輕設備自身整體的重量以及 布線過程的操作難度。(4)數據採集通道由傳感器、信號調理電路和模數轉換電路串行連接；其中，數據 採集通道根據測試需要可以拓展數個。信號調理電路用於對傳感器輸出的電壓或電流信號進行調理，使之滿足數據採集 的要求；其電路原理圖如圖3所示；模數轉換電路用於將模擬信號轉換成數位訊號，從而才可以將該數位訊號通過接 口傳給上位計算機；其電路圖如圖4所示；根據實際需要，數據採集裝置可以配置多個數據採集通道，其中每一個數據採集 通道均由傳感器、信號調理電路以及模數轉換電路串行連接。每一個數據採集通道用於傳 輸屬於同一類型的傳感器輸出信號。例如用於通風機測試中的風壓傳感器、用於主排水系 統測試中的水泵出口壓力傳感器、用於空壓機測試中的氣體壓力傳感器，由於這三種傳感 器的輸出信號均為4-20mA的電流信號，屬於具有相同輸出信號類型的傳感器，因此，當需 要傳輸這三種傳感器的輸出信號時，則可以通過同一個數據採集通道進行傳輸，只需要為 該數據採集通道設置與不同傳感器對應的通訊協議即可。從而實現了功能一致又具有相同 輸出信號類型的傳感器可復用同一個數據採集通道的效果。因此，本實用新型提供的數據採集系統，根據給定的實驗要求由測試軟體為每一 個數據採集通道定義與不同的傳感器對應的多個通訊協議，可以分時傳輸屬於同一類型的 傳感器輸出信號，從而實現了接口設備(即數據採集通道)的分時復用，降低了數據採集 系統的配置複雜度，又由於本數據採集系統能夠傳輸多種傳感器輸出信號，因此，提高了數 據採集系統的通用性。例如本實用新型實施例提供的數據採集系統，可以分別用於對提升 機、水泵、空壓機和通風機等設備的安全性能進行測試。本實施例提供的數據採集裝置通過USB接口與上位計算機連接，上位計算機通過 Labview軟體控制與數據採集裝置的通訊過程。由於Labview軟體不能直接進行系統調用實現底層操作(如訪問物理地址等)， 因此，上位計算機對USB埠數據的讀寫是利用Labview所提供的與外部代碼連接的機制 (即動態連結庫機制)實現的。本實用新型通過在Labview中調用動態連結庫(DLL)來 完成對USB埠數據的讀寫過程，而調用DLL是通過使用子VI實現的。具體的，Labview軟體為數據採集通道配置通訊協議後，調用通訊驗證、讀數據和 寫數據等三個子VI來實現基於USB通道的數據通訊；[0036]所述通訊驗證子VI，用於向所述數據採集裝置發送識別命令，通過其反饋信息判 斷該數據採集裝置與上位計算機的連接是否正常，若連接正常，則可以執行讀或寫的操作， 否則返回連接錯誤信息；所述讀數據子VI，用於向所述數據採集裝置發送讀數據命令，調用所述DLL中的 讀數據函數讀取該數據採集裝置上傳的數據；若連接不正常，則檢查該上位計算機與該數 據採集裝置間的USB連接，直到所述上位計算機成功讀取所述數據採集裝置上傳的數據； 其中，DLL中的讀數據函數需要指定數據傳輸的格式，實現建立數據傳輸的通訊協議。所述寫數據子VI，用於向所述數據採集裝置發送寫數據命令，在連接正常的情況 下，則調用所述DLL中的寫數據函數向所述數據採集裝置發送控制信息。本實施例提供的上述測試軟體，採用模塊化設計，可以按照用戶要求靈活選擇所 需的模塊，實現檢測系統的特定檢測功能，並且檢測系統量程範圍可調。在用戶自定義檢測 系統時，該測試軟體自動為檢測系統配置數據採集裝置的數據採集通道的定義及通訊協議 的定義。並且，上述測試軟體預留有和其他程序的接口，可以作為在線監控軟體的子模塊 進行調用，共享其檢測數據，從而分析待測設備的安全性能。
權利要求1.一種通用的數據採集系統，其特徵在於，包括數據採集裝置和上位計算機，所述數據 採集裝置包括微處理器，可復用的數據採集通道、存儲器擴展模塊和接口模塊，其中，所述 微處理器分別與所述可復用的數據採集通道、所述存儲器擴展模塊和所述接口模塊連接； 所述可復用的數據採集通道被定義有不同的通訊協議，根據實際測試的需求選擇對應的通 訊協議，並使用選擇的通訊協議通過同一數據採集通道傳輸具有相同輸出信號類型的不同 輸出信號；所述數據採集裝置通過所述接口模塊與所述上位計算機通訊。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述微處理器採用嵌入式開發系統。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述存儲器擴展模塊包括=SDRAM模塊和 /或2M Flash模塊。
4.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述接口模塊包括用於與所述上位計算 機通訊的USB接口模塊和/或TFT液晶顯示模塊和/或無線傳輸模塊。
5.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述可復用的數據採集通道包括可復用 的模擬量數據採集通道、可復用的開關量數據採集通道、可復用的數字量數據採集通道；其 中，所述可復用的模擬量數據採集通道用於傳輸下述傳感器的輸出信號提升機、通風機、 空氣壓縮機和主排水系統測試中所用的溫度傳感器、壓力傳感器、電參量傳感器、位移傳感 器和流量傳感器；所述可復用的開關量數據採集通道用於傳輸提升機、通風機、空氣壓縮機 和主排水系統測試測量的開關量信號；所述可復用的數字量數據採集通道用於傳輸測量提 升機、通風機、空氣壓縮機和主排水裝置時採用的數字式傳感器的輸出信號。
6.根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，當所述可復用的數據採集通道為所述可 復用的模擬量數據採集通道時，所述可復用的模擬量數據採集通道由傳感器、信號調理電 路和模數轉換電路串行連接；當所述傳感器所需的信號傳輸線路較長時，所述傳感器與所 述信號調理電路採用無線連接。
專利摘要本實用新型提供一種通用的數據採集系統，包括數據採集裝置和上位計算機，所述數據採集裝置包括微處理器，可復用的數據採集通道、存儲器擴展模塊和接口模塊，其中，所述微處理器分別與所述可復用的數據採集通道、所述存儲器擴展模塊和所述接口模塊連接；所述可復用的數據採集通道被定義有不同的通訊協議，根據實際測試的需求選擇對應的通訊協議，並使用選擇的通訊協議通過同一數據採集通道傳輸具有相同輸出信號類型的不同輸出信號；所述數據採集裝置通過所述接口模塊與所述上位計算機通訊。因此，本實用新型實現了將功能一致又具有相同輸出信號類型的傳感器復用同一個數據採集通道，針對不同的測試需要，使用同一套數據採集系統對提升機、水泵、空壓機和通風機等礦用機電設備的安全性能測試。
文檔編號H04Q11/04GK201853343SQ201020632970
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者侯瑞生, 嶽保平, 李長剛, 楊彥峰, 王桂梅, 胡志軍 申請人:邯鄲市康創電氣有限公司