CN102192794B

CN102192794B - 温度数据采集装置及其存储和传输方法

Info

Publication number: CN102192794B
Application number: CN201110053982.7A
Authority: CN
Inventors: 吴晓军; 王颖
Original assignee: Shaanxi Normal University
Current assignee: Shaanxi Normal University
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2031-03-07
Also published as: CN102192794A

Abstract

一种温度数据采集装置，由中央处理单元、温度采集单元、存储单元、网络通信单元、配置单元以及时钟单元组成，它能够记录采集温度时刻的时间值，每一组数据单元都包括温度和时间，便于进行历史温度数据分析与处理，配备存储器，保证温度采集数据的连续性与完整性，并增加网络通信单元，自动检测网络是否畅通，在网络畅通的情况下向数据计算机发送采集到的温度数据，网络出现故障时，将采集到的温度数据存储到存储单元，网络故障排除后依次向数据计算机发送采集到的温度数据，保证了温度数据记录的连续性。本发明设计合理、结构简单，具有采集温度的时间单元，带存储功能，自动进行网络检测，可用于供热、供暖装置的温度数据采集。

Description

温度数据采集装置及其存储和传输方法

技术领域

本发明属于数据技术领域，具体涉及到一种温度数据采集装置及其存储和传输方法。

背景技术

很多家庭、工厂都有供热、供暖装置(如采暖装置、锅炉)，它们有最佳的工作环境温度，温度过高会浪费能源，温度过低则达不到供热要求。为了保证供热、供暖装置的正常运行，需要对供热取暖的温度进行实时监测。一般都使用温度采集装置获取这些设备的温度状态。目前市场上销售的温度采集装置没有涉及采集温度的时间，这样采集时刻与采集到温度就不能对应，不利于对温度数据进行记录和分析。另外，因为现有的温度采集器自身不带存储功能，在通讯出现故障的情况下，采集的数据就会丢失，不能保证温度数据采集记录的完整性和连续性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述温度采集装置的缺点，提出一种设计合理、结构简单、具有采集温度的时间标记、带存储功能的温度数据采集装置。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种温度数据采集装置的存储和传输方法。

解决上述技术问题所采用的技术解决方案是由下述装置组成：

用来采集温度数据的温度采集单元，该温度采集单元为一个温度传感器；用来存储所采集到的温度数据的存储单元；通过通讯接口为整机设置配置信息的配置单元；为整机提供时间信息并与管理计算机进行时钟同步的时钟单元；对整机进行控制并产生输出信号的中央处理单元，中央处理单元通过其输入输出端口分别与温度采集单元、存储单元、配置单元以及时钟单元相连，并协调它们之间的工作；用来传输采集到的温度数据包的网络通信单元，该单元与中央处理单元以及数据计算机相连。

本发明的存储单元通过非易失性存储器存取温度数据包。

本发明的温度数据包中的每一条记录包括两个字段：一个字段标记位U201，表示采集到的温度数值是否有效，0无效，1有效；另一个字段数据单元，包括采集时刻的时间值和温度值。

本发明的配置单元所设置的配置信息包括采集时间间隔、网络配置、温度采集周期、数据发送周期、时钟同步命令、连续采集次数、正确采集率、温度上下限标准、数据计算机地址。

上述温度数据采集装置的存储方法为：存储单元中存储的温度数据包在存储器上采用环形静态表结构存储，环形静态表结构通过有效记录的数据计数器和指向最新温度数据包地址的指示指针来记录温度数据包在存储器上的存储状态，温度存储部分在接收到存储温度数据记录时，首先把温度数据包存在指示指针所指向的地址上，温度数据包依次从低地址向高地址存储，每新存储一个温度数据包，数据计数器加1，指示指针向后移动一个记录单元，如果存储器存满，则数据计数器保持最大值不变，指示指针跳转到起始地址重新开始，覆盖最早存储的温度数据包；在温度数据读取操作中，由最早存入的温度数据向最新存入的温度数据的顺序读取，直到存储器为空。

上述温度数据采集装置的传输方法为：温度数据采集装置在数据采集工作模式下，读取配置信息，并进行温度数据采集，温度数据采集装置工作在网络数据采集模式下，读取配置信息，进行温度数据采集，读取当前工作时间，判断该工作时间是否达到所设定的数据采集时间间隔，并判断存储单元中是否有温度数据包；达到采集时间间隔，存储单元中有温度数据包，判断网络是否连通，网络连通时，将该温度数据包向设定的网络目标地址发送，直到存储单元指示为空或者到达下一个温度采集周期；网络出现故障时，按照存储单元指示进行存储；没有达到采集时间间隔或存储单元中没有温度数据包，则重新采集温度数据值。

本发明具有以下优点：

1、温度数据采集装置带有时间标记，能够记录采集温度时刻的时间值，每一组数据单元都包括温度和时间，便于进行历史温度数据分析与处理。

2、温度数据采集装置自身带有存储功能，保证温度采集数据的连续性与完整性，不会丢失温度数据。

3、在温度数据采集装置上增加网络通信单元，能够向设定数据计算机发送采集到的温度数据。

附图说明

图1是温度数据采集装置逻辑方框图。

图2是存储单元中的一个温度数据包。

图3表示存储器中没有温度数据包的状态。

图4表示存入了3个温度数据包的状态。

图5表示存储器存满的状态。

图6是温度数据采集装置工作流程图。

图7是温度数据采集装置的网络数据采集模式工作流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明温度数据采集装置100由中央处理单元101、温度采集单元102、存储单元103、网络通信单元104、配置单元105以及时钟单元106组成。

中央处理单元101是一个单片机芯片，通过中央处理单元的输入输出(简称IO)端口连接温度采集单元102、存储单元103、网络通信单元104、配置单元105以及时钟单元106，并协调它们之间的工作。

温度采集单元102为一个温度传感器，通过温度传感器实现对周围温度的测量与采集。采集到的温度暂时存放在温度传感器的寄存器中。温度采集单元102在接收到中央处理单元101的采集指令后实现温度值的采集，一般情况下，在配置单元105中存储了一个动态的温度上下限标准并且设定了一个正确采集率，将采集到的温度与设定的温度上下限标准进行比较，如果超出范围，则判定为采集错误。在正确采集率高于设定的正确采集率的状态下剔除错误数据后以平均值作为温度数据；在正确采集率低于设定的正确采集率的状态下，则发送温度采集错误信号。

存储单元103主要用来存储所采集到的温度数据。

网络通信单元104用来传输采集到的温度数据。需要通过网络传送的数据有两部分，一部分是由通过传感器直接采集到的温度值和其采集时间组合而成的数据单元；另一部分是从存储单元103上读取到的温度数据包。如果是直接采集到的数据，则首先要对数据进行压缩，然后再传送。如果是从存储单元103上读取的温度数据包，则直接进行发送。

配置单元105，通过通讯接口为整个采集器系统设置配置信息，包括采集时间间隔、网络配置、温度采集周期、数据发送周期、时钟同步命令、连续采集次数、正确采集率、温度上下限标准，使采集器工作在一个高效的环境中。

时钟单元106通过时钟芯片和晶振组合的电路，为整个采集器系统提供准确的年、月、日、时、分、秒时间信息。时钟单元106具有在配置状态下与管理计算机时钟同步的功能(利用配置程序中的时钟同步操作，将该装置时钟同步为管理计算机的时间)；在工作状态下自动获取数据计算机系统时间的功能；在电源中断状态下利用自带时钟电池保持时钟的功能。

如图2所示，存储单元103通过非易失性存储器存取温度数据包，温度数据包中的每一条记录包括两个字段：一个字段标记位U201，表示采集到的温度数值是否有效，0无效，1有效；另一个字段数据单元200，包括采集时刻的时间值202和温度值203，其中采集时刻的时间值202包括年、月、日、时、分、秒。

为了方便读取到最新的数据，温度数据包在存储单元的存储器上采用环形静态表结构存储数据，存数据的过程如图3、图4、图5所示，图3表示存储器中没有温度数据包的状态，图4表示存入了3个温度数据包的状态，图5表示存储器存满的状态。在存储器满的状态下新数据覆盖旧数据；在数据读取操作中，由最早存入的数据向最新存入的数据的方向顺序读取。所谓环形静态表结构是：通过有效记录数据的计数器和指向最新数据包地址的指示指针来记录温度数据包在存储器上的存储状态。

上述温度数据采集装置的存储和传输方法如下：

存储单元103包括配置数据存储部分与温度数据存储部分。配置数据存储在存储单元一特定区域中，配置流程完成后配置信息写入该存储区域，在温度采集装置启动后读入中央处理单元101内存并生效。温度数据存储部分包括存储单元103起始位置后的连续1024字节。如图4所示，环形静态表中，温度数据插入与读取在Head位置，Size标记了存储器中记录数据的长度。温度数据存储部分在接收到存储温度数据记录时，首先把温度数据包存在指示指针所指向的地址上，温度数据包依次从低地址向高地址存储，每新存储一个温度数据包，数据计数器加1，指示指针向后移动一个记录单元，如果存储器存满，则数据计数器保持最大值不变，指示指针跳转到起始低地址从头重新开始，覆盖最早存储的温度数据包。存储单元103在接收到温度数据读取命令时，首先从指示指针指向的最高地址取走一个温度数据包，数据计数器减1，然后指示指针往前移动一个记录单元，直到存储器为空，指示指针指向起始地址。

如图6所示温度数据采集装置工作流程图，进入温度数据采集装置启动步骤601，首先进行温度数据采集装置初始化步骤602，检查是否处于配置状态，如果处于配置状态，则进入配制流程步骤604，配制流程结束后，进入重新启动步骤606，保存配置信息，重新启动温度数据采集装置，进入温度数据采集装置初始化步骤602，继续执行以上步骤；如果未处于配置状态，则进入网络数据采集模式步骤605。网络数据采集模式步骤605结束后，关闭温度数据采集装置，温度采集工作结束。

配置流程步骤604，配置程序接收管理计算机发送的配置命令，包括采集时间间隔，网络配置，温度采集周期，数据发送周期、时钟同步命令、连续采集次数，正确采集率，温度上下限标准及数据计算机地址，配置完成后重新启动温度数据采集装置进入温度数据采集装置初始化步骤602；配置数据存储在存储单元的存储器中。

网络数据采集模式605，如图7所示，在网络数据采集模式下，首先读取配置信息，然后进行温度数据采集，读取当前工作时间，判断该工作时间是否达到所设定的数据采集时间间隔，并判断存储单元103中是否有温度数据包。如果达到采集时间间隔，并且存储单元103中有温度数据包，再判断网络是否连通，如果网络连通，则将该温度数据包向设定的数据计算机地址发送，直到存储单元103指示为空或者到达下一个温度采集周期；如果网络故障，则按照存储单元103指示进行存储；如果没有达到采集时间间隔，或存储单元103中没有温度数据包，则重新采集温度数据值。

Claims

1.一种温度数据采集装置的存储数据的方法，温度数据采集装置由下述装置组成：

用来采集温度数据的温度采集单元(102)，该温度采集单元(102)为一个温度传感器；用来存储所采集到的温度数据的存储单元(103)；通过通讯接口为整机设置配置信息的配置单元(105)；为整机提供时间信息并与管理计算机进行时钟同步的时钟单元(106)；对整机进行控制并产生输出信号的中央处理单元(101)，中央处理单元(101)通过其输入输出端口分别与温度采集单元(102)、存储单元(103)、配置单元(105)以及时钟单元(106)相连，并协调它们之间的工作；用来传输采集到的温度数据包的网络通信单元(104)，该单元与中央处理单元(101)以及数据计算机相连；其特征在于：存储单元(103)中存储的温度数据包在存储器上采用环形静态表结构存储，环形静态表结构通过有效记录的数据计数器和指向最新温度数据包地址的指示指针来记录温度数据包在存储器上的存储状态，温度存储部分在接收到存储温度数据记录时，首先把温度数据包存在指示指针所指向的地址上，温度数据包依次从低地址向高地址存储，每新存储一个温度数据包，数据计数器加1，指示指针向后移动一个记录单元，如果存储器存满，则数据计数器保持最大值不变，指示指针跳转到起始地址重新开始，覆盖最早存储的温度数据包；在温度数据读取操作中，由最早存入的温度数据向最新存入的温度数据的顺序读取，直到存储器为空。