CN102053611B - 试验设备无人管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种试验设备无人管理方法及系统，由数个信息采集单元通过路由器与服务器终端连接构成，信息采集单元包括传感器、微处理器MCU、CAN模块、TCP/IP芯片，传感器将采集的试验设备模拟信号通过A/D接口传递微处理器MCU，对数字信号进行放大和数据处理、逻辑判断，处理后的数字信号通过CAN模块将数字信号转换成差分信号传送至CAN接口，再通过TCP/IP芯片对差分信号接收及分析，经TCP/IP接口进行差分信号传输，来实现对试验设备运行状态的不间断的实时监测和故障报警的方法。其中，试验设备信号的传输主要通过CAN技术与TCP/IP技术相结合组建局域网的方法，此方法通信速率快，实时性好，布线简单，解决了网络接口的数量有限、布线繁琐等问题。

Description

试验设备无人管理方法及系统

技术领域

 本发明提供一种试验设备无人管理方法，同时还公开了实现该方法的系统，属于试验设备在线监测系统领域。

背景技术

目前，中小型试验室试验设备的日常管理现状是遵循传统的方式：试验员对试验设备进行日常管理和维护，试验设备出现故障时才进行检修，还没有对试验设备运行时在线监测的系统。当试验设备运行时，一旦试验设备的某个控制单元出现潜在故障，我们是无法预知的，不能及时把潜在的故障信息显示及时显示给试验员，会造成一些安全隐患、降低生产效率、减短试验设备的使用寿命。

提高设备的可靠性、安全性，除应提高设备的质量，还必须对运行的设备进行实时监测及故障检修报警，避免造成不必要的经济利益是试验设备管理的发展趋势。

发明内容

本发明公开了一种试验设备无人管理方法，具有通信速率快，实时性好，布线简单，解决了网络接口的数量有限、布线繁琐等问题，实现了对试验设备运行状态的不间断的实时监测和故障报警。

本发明还提供了实现上述方法的试验设备无人管理系统，该系统安全、可靠、实时的在线监测功能会为试验室试验设备的状态检修提供全面、真实的设备状态信息，同时也为试验设备的安全运行提供有力的保证。

本发明的技术解决方案如下：

在每个试验室内的每台试验设备上都安装一个信息采集单元，每个信息采集单元的构造相同，主要包括传感器、微处理器MCU、CAN模块、TCP/IP芯片。信息采集单元中的传感器用于采集运行的试验设备的模拟信号，微处理器MCU通过A/D接口获取传感器采集的模拟信号，将模拟信号转换成数字信号，对采集的数字信号进行放大和数据处理、逻辑判断是否有潜在故障出现，以便给出报警故障信号并作进一步的分析。处理后的数字信号通过CAN模块将数字信号转换成差分信号传送至CAN接口，再通过TCP/IP芯片对差分信号接收及分析，经TCP/IP接口进行差分信号传输，各试验室内的TCP/IP接口与路由器连接，并将各试验室内的运行的试验设备的差分信号显示在服务器终端显示屏上，供与系统配套的应用软件进行数据分析，提供设备运行状态数据分析结果。

其中，将差分信号传输至服务器终端显示屏上主要有三种模式：

模式A、信息采集单元中的CAN模块将运行的试验设备的差分信号直接上传至CAN接口；

模式B、信息采集单元中的CAN接口获取CAN网络中其它信息采集单元中CAN接口上的差分信号，同时将自身试验设备上的差分信号上传至CAN网络，微处理器MCU获取差分信号，通过TCP/IP接口将信号上传至服务器终端（电脑）；

模式C、信息采集单元将运行的试验设备的信号通过TCP/IP接口上传至服务器终端（电脑）。

模式A或模式B或模式C传输差分信号。（参见图1）

实现本发明所述方法的信号采集单元与信号传输，其特征在于：由数个信息采集单元通过路由器与服务器终端（电脑）连接构成，其中，

信息采集单元包括传感器、微处理器MCU、CAN模块、TCP/IP芯片，传感器将采集的试验设备模拟信号通过A/D接口传递微处理器MCU，对数字信号进行放大和数据处理、逻辑判断是否有潜在故障出现，以便给出报警故障信号并作进一步的分析；处理后的数字信号通过CAN模块将数字信号转换成差分信号传送至CAN接口，再通过TCP/IP芯片对差分信号接收及分析，经TCP/IP接口进行差分信号传输，差分信号的传输包括以下三种模式：

模式A、信息采集单元中的CAN模块将运行的试验设备的差分信号直接上传至CAN接口；

模式B、信息采集单元中的CAN接口获取CAN网络中其它信息采集单元中CAN接口上的差分信号，同时将自身试验设备上的差分信号上传至CAN网络，微处理器MCU获取差分信号，通过TCP/IP接口将信号上传至服务器终端（电脑）；

模式C、信息采集单元将运行的试验设备的信号通过TCP/IP接口上传至服务器终端(电脑)；

模式A或模式B或模式C传输差分信号。（参见图1）

本发明的具体结构如下：

传感器主要用于采集运行时的试验设备的模拟信号，它将物理量转换成模拟信号，传感器接口中传感器的类型包括：温度传感器、电压传感器、电流传感器、加速度传感器。（参见图1）

微处理器MCU通过A/DP1 - A/DP4 接口获取传感器采集的模拟信号，将模拟信号转换成数字信号，经过微处理器MCU处理分析，通过RXCAN和TXCAN两根线传送给CAN模块。

CAN模块的信号接收管脚RXD和信号发送管脚TXD分别与MCU芯片的CAN信号接收管脚RXCAN和CAN信号发送管脚TXCAN连接完成CAN线的差分信号传输，采集运行的试验设备实时状态信息。（参见图2）

CAN模块的CANH端和CANL端分别与CAN接口的CANH线和CANL线连接完成CAN线的差分信号传输，传输主要有两种模式(模式A或模式B):模式A、信息采集单元中的CAN模块将运行的试验设备的差分信号直接上传至CAN接口；模式B、信息采集单元中的CAN接口获取CAN网络中其它信息采集单元中CAN接口上的差分信号，同时将自身试验设备上的差分信号上传至CAN网络，微处理器MCU获取差分信号，通过TCP/IP接口将信号上传至服务器终端（电脑）。（参见图2）

TCP/IP芯片与微处理器MCU连接，进行差分信号传输。TCP/IP芯片的控制采用模拟总线的方式，其地址线A1至A7分别与MCU的引脚A1至A7连接完成TCP/IP芯片操作的地址线功能，数据输入/输出线D0~D15分别与MCU的引脚D0至D15连接，实现TCP/IP芯片读取和写入操作的数据传输功能；复位线RESET、控制线WE_N、控制线RD_N、控制线CD_N、控制线IRQ分别与MCU的引脚P1.7至P1.11连接完成TCP/IP芯片操作的控制线功能。TCP/IP芯片将信息采集单元将运行的试验设备的差分

信号通过TCP/IP接口上传至服务器终端（电脑）。（参见图2）

数码显示管与微处理器MCU的引脚P1.0至P1.6连接，将故障结果显示在数码显示管上，通过灯光，声音提醒方式及时通知试验员了解试验设备运行状态、潜在故障等，避免意外发生。

本发明的积极效果在于：实现了运行的试验设备实时数据采集及传输功能，以便于了解设备运行状态及及时发现设备潜在故障，同时为精确维修故障提供真实数据依据；通过灯光，声音提醒方式及时通知试验员了解车况，避免意外发生。

通过本发明，可减少试验设备由于任何意外故障未及时处理而酿成的事故和经济损失，大幅度提高试验设备运行的安全，保证了人民的性命和财产安全，为企业提高经济效益提供了先进的生产管理手段。

附图说明   

图1为本发明结构框图；

图2为本发明电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，特例举以下实施例。其作用被理解为是对本发明的阐释而非对本发明的任何形式的限制。

实施例1

在每个试验室内的每台试验设备上都安装一个信息采集单元，每个信息采集单元的构造相同，主要包括传感器、微处理器MCU、CAN模块、TCP/IP芯片。信息采集单元中的传感器用于采集运行的试验设备的模拟信号，微处理器MCU通过A/D接口获取传感器采集的模拟信号，将模拟信号转换成数字信号，对采集的数字信号进行放大和数据处理、逻辑判断是否有潜在故障出现，以便给出报警故障信号并作进一步的分析。处理后的数字信号通过CAN模块将数字信号转换成差分信号传送至CAN接口，再通过TCP/IP芯片对差分信号接收及分析，经TCP/IP接口进行差分信号传输，各试验室内的TCP/IP接口与路由器连接，并将各试验室内的运行的试验设备的差分信号显示在服务器终端（电脑）显示屏上，供与系统配套的应用软件进行数据分析，提供设备运行状态数据分析结果。

差分信号传输至服务器终端（电脑）显示屏上主要有三种模式（模式A或模式B或模式C）：

模式A、信息采集单元中的CAN模块将运行的试验设备的差分信号直接上传至CAN接口；

模式B、信息采集单元中的CAN接口获取CAN网络中其它信息采集单元中CAN接口上的差分信号，同时将自身试验设备上的差分信号上传至CAN网络，微处理器MCU获取差分信号，通过TCP/IP接口将信号上传至服务器终端（电脑）；

模式C、信息采集单元将运行的试验设备的差分信号通过TCP/IP接口上传至服务器终端（电脑）。（参见图1）

实施例2

根据图2所示，传感器包括：温度传感器、加速度传感器、电压传感器、电流传感器分别装置在实验设备上获取该试验设备运行的数字信号，并通过微处理器MCU的A/DP1至A/DP4引脚传输给微处理器MCU进行数据处理分析，再通过RXCAN和TXCAN两根线传送给CAN模块；CAN模块的信号接收管脚RXD和信号发送管脚TXD分别与MCU芯片的CAN信号接收管脚RXCAN和CAN信号发送管脚TXCAN连接完成CAN线的差分信号传输，采集运行的试验设备实时状态信息；

CAN模块的CANH端和CANL端分别与CAN接口的CANH线和CANL线连接完成CAN线的差分信号传输至CAN接口，主要通过传输模式A和模式B 进行差分信号传输：模式A、信息采集单元中的CAN模块将运行的试验设备的差分信号直接上传至CAN接口；模式B、信息采集单元中的CAN接口获取CAN网络中其它信息采集单元中CAN接口上的差分信号，同时将自身试验设备上的差分信号上传至CAN网络，微处理器MCU获取差分信号，通过TCP/IP接口将信号上传至服务器终端（电脑）。

TCP/IP芯片（本实例采用DM9000型号）为信号转换芯片，TCP/IP芯片（本实例采用DM9000型号）与微处理器MCU连接。TCP/IP芯片（本实例采用DM9000型号）的控制采用模拟总线的方式，其VCC与微处理器MCU的P1.12引脚连接，微处理器MCU给其供5V电作为该芯片的电源输入；GND引脚接地；其地址线A1至A7分别与MCU的引脚A1至A7连接完成TCP/IP芯片（本实例采用DM9000型号）操作的地址线功能，数据输入/输出线D0~D15分别与MCU的引脚D0至D15连接，实现TCP/IP芯片（本实例采用DM9000型号）读取和写入操作的数据传输功能；复位线RESET、控制线WE_N、控制线RD_N、控制线CD_N、控制线IRQ分别与MCU的引脚P1.7至P1.11连接完成TCP/IP芯片（本实例采用DM9000型号）操作的控制线功能。TCP/IP芯片（本实例采用DM9000型号）将信息采集单元将运行的试验设备的差分信号通过TCP/IP接口上传至服务器终端（电脑），主要通过模式C进行差分信号传输：模式C、信息采集单元将运行的试验设备的差分信号通过TCP/IP接口上传至服务器终端（电脑）；传输数码显示管与微处理器MCU的引脚P1.0至P1.6连接，将故障结果显示在数码显示管上，通过灯光，声音提醒方式及时通知试验员了解试验设备运行状态、潜在故障等，避免意外发生。

Claims (1)

1.一种试验设备无人管理系统，由数个信息采集单元通过路由器与服务器终端连接构成，其中，

信息采集单元包括传感器、微处理器MCU、CAN模块、TCP/IP芯片，传感器将采集的试验设备模拟信号通过A/D接口传递给微处理器MCU，对数字信号进行放大和数据处理、逻辑判断是否有潜在故障出现，以便给出报警故障信号并作进一步的分析；MCU处理后的数字信号通过CAN模块将数字信号转换成差分信号传送至CAN接口；CAN接口可获取CAN网络中其它信息采集单元中CAN接口上的差分信号，同时也可以将自身试验设备上的差分信号传递给CAN网络；CAN模块与微处理器MCU进行差分信号传输；微处理器MCU与TCP/IP芯片连接，进行差分信号传输；TCP/IP芯片将差分信号通过TCP/IP接口上传至服务器终端；

信息采集单元差分信号的传输包括以下几种模式：

模式A、信息采集单元中的CAN模块将运行的试验设备的差分信号直接上传至CAN接口,并未通过本信息采集单元的TCP/IP接口上传至服务器终端；

模式B、信息采集单元中的CAN接口获取CAN网络中其它信息采集单元中CAN接口上的差分信号，同时将自身试验设备上的差分信号上传至CAN网络，微处理器MCU获取差分信号，通过TCP/IP接口将信号上传至服务器终端；

模式C、信息采集单元将运行的试验设备的差分信号通过TCP/IP接口上传至服务器终端；

本系统通过模式A加模式B或模式C两种方式传输差分信号。

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