CN102621947B - 在线监控自动数据采集传输控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线监控自动数据采集传输控制系统，具有系统主机(11)，供电自动切换单元(2)、输出控制单元(3)和电源管理单元MCU(4)、多个监测监控设备(5)和数据采集传输设备(13)，其中，电源管理单元MCU(4)分别与供电自动切换单元(2)、输出控制单元(3)相连接，用于根据系统主机(11)的控制命令控制供电自动切换单元(2)选择供电的类型以及将电能输送到输出控制单元(3)，并且控制输出控制单元(3)将该电能输送到监测监控设备(5)的相应的检测设备。本发明的在线监控自动数据采集传输控制系统能够实现为监测监控设备统一供电、统一通信，节省了施工和运行成本。

Description

在线监控自动数据采集传输控制系统

技术领域

本发明涉及一种自动数据采集传输控制系统，尤其是一种在线监控自动数据采集传输控制系统。

背景技术

如图1所示，现有技术的数据采集传输系统17由数据采集单元18、数据传输单元19以及供电单元16构成，数据采集单元18通过系统总线14实现对检测类传感器15的控制并将检测类传感器15监测信息采集存储，然后由信息传输单元19通过有线方式B或无线方式A的信息传输单元将采集的信息传输到监控服务器20。供电单元16通过总线14为检测类传感器15提供电能。将自动化测量仪器设备的数据融入到数据采集传输系统中进行统一采集、传输和控制，是数据采集传输系统重要的发展趋势之一。

传统的数据采集传输控制系统的传感器或观测仪需在室外设置电源，而且不论何时传感器都属于工作状态，需通过人工来控制电源开关。这种方式功耗大、费用高，输送信号效率低，不能满足野外工程监测工作环境的要求。

同时，随着近年来各类自动化测量设备的发展，出现多种高精度的自动化监控监测设备。现有的数据采集传输系统技术原理主要是通过系统总线或其他线路连接和控制同一类型的检测类传感器，基本能够满足传感器数据采集和传输工作。而对于工程安全监测所采用的一些先进的测量设备，如GNSS接收设备、伺服型测量设备(测量机器人、三维激光扫描仪、激光测距仪)等，由于属于不同的技术和供应商，其各自的数据采集传输是单独工作的，这些设备与检测类传感器的数据采集传输系统也是分开的，不能将自动测量设备融入到一个体系，每一种设备需要单独的采集传输系统，这就使得现场建设复杂，需要多套数据采集系统、通信系统和供电系统，施工和运行成本高，相互不兼容，远程数据分析处理复杂。

基于上述理由，将自动化测量仪器设备的数据融入到数据采集传输系统中进行统一供电和统一采集、传输和控制，是数据采集传输系统重要的发展趋势之一。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种能够实现统一供电的在线监测自动数据采集传输控制系统。

本发明提供一种在线监测自动数据采集传输控制系统，具有系统主机、供电自动切换单元、输出控制单元、电源管理单元MCU、监测监控设备和数据采集传输系统，其中，电源管理单元MCU分别与供电自动切换单元、输出控制单元相连接，用于根据系统主机的控制命令控制供电自动切换单元选择供电的类型以及将电能输送到输出控制单元，并且控制输出控制单元将该电能输送到监测监控设备的相应的检测设备。

根据上述构思，该系统还具有协议转换器，协议转换器具有双串口结构，其一端与系统主机以无线或有线方式相连接，另一端与数据采集传输系统相连接。

根据上述构思，数据采集传输系统通过系统总线与监测监控设备相连接，用于采集监测监控设备的监测监控数据并将采集的数据经协议转换器转换后通过有线或者无线方式与系统主机之间传输。

根据上述构思，监测监控设备包括GNSS接收设备、伺服型测量设备、视频设备以及传感器设备。

根据上述构思，供电自动切换单元与外接电源连接，所述的外接电源为市电、工地发电机或者太阳能供电设备中的至少一种。

根据上述构思，供电自动切换单元还连接有蓄电池，作为后备电源。

本发明还提供一种在线监测自动数据采集传输控制方法，具有如下步骤：监测步骤：系统主机控制监测监控设备的工作状态，监测监控设备包括GNSS接收设备、伺服型测量设备、视频设备以及传感器设备至少一种；控制供电步骤：当监测监控设备中的某一设备需要采集数据时，系统主机输出相应的控制命令到电源管理单元MCU，由所述电源管理单元MCU控制所述供电自动切换单元选择供电的类型以及将电能输送到所述输出控制单元，并且控制所述输出控制单元将该电能输送到所述监测监控设备的相应的检测设备；当监测监控设备中的某一设备不需要采集数据时，系统主机输出控制命令到电源管理单元MCU，由所述电源管理单元MCU根据该控制命令，停止该设备的电能的供应。

根据上述构思，还具有协议转换步骤，协议转换器接收系统主机的控制命令，并转换成监测监控设备中相应的各设备的通信协议，发送到相应的设备，以控制该设备的运行或停止，同时由协议转换器接收监测监控设备中各设备的数据，转换成统一通信协议的数据传送到系统主机，由系统主机对所传回的数据进行解析。

根据上述构思，输出控制单元的功能集成到协议转换器中，由协议转换器完成供电步骤和协议转换步骤。

根据上述构思，电源管理单元MCU能够通过所述系统主机进行管理模式的配置，并将该配置保存在所述系统主机上。

本发明的有益效果为：

本发明采用统一供电的模式，通过远程在线实现对多种设备集成于一个系统内进行统一供电作业，明显减小了功耗，降低了费用，提高了信号传送效率。

同时本发明提供统一供电和统一通信模式，通过远程在线实现对监测监控设备(如GNSS接收设备、伺服型测量设备、视频装置、传感器等)进行统一供电、数据采集、传输和工作状态控制，大大降低了工程安全监测项目的建设工作量和系统运行成本，便于安全在线监测系统的统一建设和管理，减少了系统的组成单元从而大大提高了整体的可靠性，能够为工程安全监测领域提供核心的技术支持。

附图说明

图1为现有技术的传输控制系统的原理框架图；

图2为本发明的自动在线监测自动数据采集传输控制系统的结构框图；

图3为本发明的统一通信的原理框架图；

图4为本发明的协议转换器的内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统的具体结构以及实施方式进行说明，其中与背景技术相同部件采用相同附图标记。

参见图2至图4说明本发明的自动在线监测自动数据采集传输控制系统。本发明的Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统1具有系统主机11、供电自动切换单元2、输出控制单元3、电源管理单元MCU4、监测监控设备5和数据采集传输系统13。其中供电自动切换单元2外接市电、工地发电机以及太阳能供电设备等供应电能的设备，另一端与输出控制单元3相连接，用以将电能输送到输出控制单元3，输出控制单元3与监测监控设备5相连接，用于将供电自动切换单元2提供的电能提供到监测监控设备5。

本发明所指的监测监控设备5可以是GNSS接收设备6、伺服型测量设备7、视频设备8以及传感器设备9等设备。

电源管理单元MCU4分别与供电自动切换单元2、输出控制单元3相连接，用于控制供电自动切换单元2选择供电的类型以及将电能输送到输出控制单元3，并且控制输出控制单元3将该电能输送到监测监控设备5的相应的检测设备。数据采集传输系统13通过系统总线14与监测监控设备5相连接，用于采集监测监控设备5的监测监控数据以及控制电源管理单元MCU4，数据采集传输系统13将采集的数据通过有线或者无线方式与系统主机11之间传输。

以下结合图2至图4具体说明本发明的统一供电的工作过程。本发明的Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统1中，由系统主机11借助数据采集传输系统13，通过系统总线14控制监测监控设备5的工作状态，当数据采集传输系统13需要采集监测监控设备5的监测数据时，系统主机11可按系统要求，借助数据采集传输系统13，通过系统总线14控制电源管理单元MCU4选择对监测监控设备5中的相应的设备进行供电。举例说明，如果数据采集传输系统13需要采集视频信息，系统主机11借助数据采集传输系统13，通过系统总线14输出相应的控制命令到电源管理单元MCU4，电源管理单元MCU4根据该控制命令控制供电自动切换单元2选择供电的类型以及控制输出控制单元3将供电自动切换单元2提供的电能控制输出到相应的视频设备8，此时视频设备8启动，开始采集视频信息，此处仅是举例说明，并非用于限制本发明，本领域技术人员可根据本实施例的启示，得到任意的监测监控设备5的打开电源或关闭电源的方式。在统一供电模式下，只有相应设备需要在数据采集时电源管理单元MCU4才对该相应设备供电，在不需要该设备进行数据采集时，则停止对该设备的供电，在现场电源紧张的情况下，远程分配和控制各检测设备的工作频率和时长，以节省电能。由此大大降低了传感器的能耗，降低了项目产品的使用成本，还延长了监测监控设备5的使用寿命。

由于本发明采用统一供电管理系统，较现有技术的供电系统更为智能，其供电电源形成独立管理系统，因此本发明的数据采集传输系统13中并不包含供电单元，数据采集传输系统13中所包含的数据采集单元及数据传输单元(图中未示出)与现有技术中的数据采集单元及数据传输单元结构及工作方式相同，数据采集传输系统13与系统主机11之间的通信采取有线方式或无线方式的，亦与现有技术原理相同，在此不再赘述。

以下结合图2、图3和图4介绍本发明的统一通信系统的结构。本发明的Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统1具有协议转换器10，该协议转换器10连接于系统主机11与数据采集传输系统13之间。本发明的协议转换器10具有如图4所示的结构：协议转换器10具有双串口MCU12结构，其一端与系统主机11以无线或有线方式相连接，另一端与数据采集传输系统13相连接。

工作时，鉴于不同的监测监控设备5(指GNSS接收设备6、伺服型测量设备7、视频设备8、传感器9等)有不同的通信协议，如GNSS高精度卫星定位系统使用RT17通信协议、测量机器人采用RS232通信协议、高清视频监视系统是基于RS485的通信协议等，本发明的Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统1对双串口MCU12进行编程，让其连接上系统主机11之后，将系统主机11发送过来的统一协议的指令进行转换，转换为受控的监控监测设备5的相应的专有通信协议，再经由数据采集传输系统13通过系统总线14发送到受控的监控监测设备5。反之，受控监控监测设备5所返回的数据，通过系统总线14经由数据采集传输系统13至协议转换器10转换成满足统一协议格式的数据传送回主机11。例如该指令是针对GNSS接收设备6的指令，则将该统一协议的指令转换为相应的RT17通信协议的指令，如果该统一协议的指令是针对测量机器人的伺服型测量设备7的指令，则将该统一协议的指令转换为RS232的通信协议。又如该指令是针对高清视频监视系统的视频设备8的指令，则将该统一协议的指令转换为RS485的通信协议等等，协议转换器将转换后的监控监测设备5的专有通信协议的控制指令，再发送给受控的监测监控设备5，以控制相应的监测监控设备5。相反的，受控的监控监测设备5所返回的数据，经过协议转换器10之后，又被转换为满足统一协议格式的R485的通信指令，传送到系统主机11，便于系统主机11上软件的对所传回的数据进行解析。

Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统1能够采用复合型通信技术，内网传输综合了各种信号和协议，兼容数字、模拟信号，并可兼容各种协议(含RS485\RS232\RT17\GNSS等)。远程通信集有线数字传输、无线远程传输、国际互联网传输于一体，充分利用现有的数据传输系统和技术，既可提高Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统1的稳定性，又可降低用户的监测成本。由此实现不同类型监控监测设备5的不同通信协议之间进行统一通信管理。

本发明的项目产品通过中间件技术，实现了N层结构的B/S模式，通过有线网络实现B/S远距离传送。在不具备有线条件下，可以利用CDMA和GPRS单元对数据进行远距离传送，其中CDMA单元具有3G系统和GPS双重功能，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去，以实现信息通信。上述数据传输技术的采用不仅提高了项目产品的适用性，使其对于各种环境的适应能力大大提高。

作为本发明的其他实施方式，本发明的统一供电管理系统中的输出控制单元3的功能可以集成到协议转换器10中，由协议转换器10代替输出控制单元3完成相应的功能，以使系统组网更简便。而使具有如GNSS接收设备、伺服型测量设备、视频装置、传感器等监控设备的监测监控设备5可以有多种电源管理方式，如休眠，待机，完全断电等，以达到最佳的性能功耗比。输出控制单元3的功能集成到协议转换器10后，在工作时，涉及输出控制单元3的所有步骤及功能皆由协议转换器10来代替实现，例如在控制统一供电过程中，由系统主机11输出相应的控制命令到电源管理单元MCU4，由所述电源管理单元MCU4控制所述供电自动切换单元2选择供电的类型以及将电能输送到协议转换器10，并且控制协议转换器10将该电能输送到监测监控设备5的相应的检测设备。其他控制步骤及相应设备的设置则与前述实施例皆相同。

作为本发明的另外的实施方式，电源管理单元MCU4在主服务器上可以进行管理模式配置，并保存下来，即使完全断电也不会丢失配置文件。保证系统彻底掉电之后，系统供电恢复仍然能按照之前的配置工作，减少人工干预环节。并且使得电源管理的方式更加符合被控设备用户的需求。

作为本实施例的另一种实施方式实施方式，Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统配置了强大的电源管理系统，可接受市电、工地发动机供电、太阳能供电设备供电等多种外部电源，并具有蓄电池作为后备电源。

本发明的Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统1在加装协议转换器10后使得监测监控设备5形式上等同于高智能的传感器，系统对其供电、控制和处理方法与传统传感器没有任何差别。

本发明的Auto CTS在线监测自动数据采集传输控制系统1具有如下优点：

(1)统一供电

采用独立研发的统一供电管理系统，对各设备进行统一电源供应和管理，在现场电源紧张的情况下，远程分配和控制各系统的工作频率和时常，以节省电能。

(2)统一通信

对于如传感器、GNSS接收设备、伺服型测量设备、视频设备等各类监测监控设备5，本发明采用协议转换器，将不同通信协议各类监测监控设备5的系统数据转换为标准的RS485通信协议。由于各个系统的通信协议都统一到单一通信模式中，系统主机系统采集与分析数据只需一套系统硬件，大大节约了成本。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本专利所属技术领域中具有通常知识者应了解，在不背离后附申请专利范围所界定的本专利精神和范围内，本专利的教示及揭示可作种种的替换及修饰。本发明的技术内容及技术特点已公开如上本领域技术人员在该基础上的任意改动或调整，皆不脱离本发明后附权利要求所欲保护的范围。

Claims (9)

1.一种在线监测自动数据采集传输控制系统，具有系统主机(11)，其特征在于，还包括：供电自动切换单元(2)、输出控制单元(3)和电源管理单元MCU(4)、多个监测监控设备(5)和数据采集传输系统(13)；

其中，所述系统主机(11)根据所述数据采集传输系统(13)的需求，产生控制命令；以及，

所述的电源管理单元MCU(4)分别与所述供电自动切换单元(2)、所述输出控制单元(3)相连接，用于根据所述系统主机(11)的控制命令选择所述多个监测监控设备(5)中的相应监测监控设备(5)，控制所述供电自动切换单元(2)选择供电的类型以及将电能输送到所述输出控制单元(3)，并且控制所述输出控制单元(3)将该电能输送到所述被选择的监测监控设备(5)的相应的检测设备。

2.如权利要求1所述的在线监测自动数据采集传输控制系统，其特征在于：还具有协议转换器(10)，所述的协议转换器(10)具有双串口结构，其一端与所述系统主机(11)以无线或有线方式相连接，另一端与所述数据采集传输系统(13)相连接。

3.如权利要求2所述的在线监测自动数据采集传输控制系统，其特征在于：所述的在线监测自动数据采集传输控制系统还包括系统总线(14)，所述的数据采集传输系统(13)通过所述系统总线(14)与所述监测监控设备(5)相连接，用于采集所述监测监控设备(5)的监测监控数据并将采集的数据经所述协议转换器(10)转换后通过有线或者无线方式与所述系统主机(11)之间传输。

4.如权利要求1-3任一项所述的在线监测自动数据采集传输控制系统，其特征在于：所述的监测监控设备(5)包括GNSS接收设备(6)、伺服型测量设备(7)、视频设备(8)以及传感器设备(9)。

5.如权利要求1-3任一项所述的在线监测自动数据采集传输控制系统，其特征在于：所述的供电自动切换单元(2)与外接电源连接，所述的外接电源为市电、工地发电机或者太阳能供电设备中的至少一种。

6.如权利要求1-3任一项所述的在线监测自动数据采集传输控制系统，其特征在于：所述的供电自动切换单元(2)还连接有蓄电池，作为后备电源。

7.一种在线监测自动数据采集传输控制方法，其特征在于，具有如下步骤：

监测步骤：系统主机(11)控制监测监控设备(5)的工作状态，所述监测监控设备(5)包括GNSS接收设备(6)、伺服型测量设备(7)、视频设备(8)以及传感器设备(9)至少一种；

控制供电步骤：当数据采集传输系统(13)需要采集所述监测监控设备(5)中的某一监测监控设备(5)的监测数据时，所述系统主机(11)输出相应的控制命令到电源管理单元MCU(4)，由所述电源管理单元MCU(4)控制所述供电自动切换单元(2)选择供电的类型以及将电能输送到输出控制单元(3)，并且控制所述输出控制单元(3)将该电能输送到所述需要采集监测数据的监测监控设备(5)的相应的检测设备；当所述需要采集监测数据的监测监控设备(5)不需要采集数据时，所述系统主机(11)输出控制命令到所述电源管理单元MCU(4)，由所述电源管理单元MCU(4)根据该控制命令，停止该设备的电能的供应。

8.如权利要求7所述的在线监测自动数据采集传输控制方法，其特征在于，还具有协议转换步骤，由一协议转换器(10)接收所述系统主机的控制命令，并转换成所述监测监控设备(5)中相应的各设备的通信协议，并发送到相应的设备，以控制该设备的运行或停止，同时由所述协议转换器(10)接收所述监测监控设备(5)中各设备的数据，转换成统一通信协议的数据传送到所述系统主机(11)，由所述系统主机(11)对所传回的数据进行解析。

9.如权利要求8所述的在线监测自动数据采集传输控制方法，其特征在于：所述的输出控制单元(3)的功能集成到协议转换器(10)中。10、如权利要求7-9任一项所述的在线监测自动数据采集传输控制方法，其特征在于，所述的电源管理单元MCU(4)能够通过所述系统主机(11)进行管理模式的配置，并将该配置保存在所述系统主机(11)上。