CN103034195B - 多通道交直流数据采集并行校准系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道交直流数据采集并行校准系统及方法，所述多通道交直流数据采集并行校准系统包括终端采集模块、串口转以太网通信系统和上位机校准系统；所述终端采集模块包括多个采集终端和基准源，进行电压和电流采集，并将采集的数据发送至所述串口转以太网通信系统；所述串口转以太网通信系统包括多个串口转TCP/IP转换器和以太网交换机；将接收到的数据进行转换和封装，并将封装后的数据发送至所述上位机校准系统；所述上位机校准系统对接收到的数据进行分析、处理和存储。本发明能够解决现有校准系统校准精度低且很难对大量的采集终端同时进行校准的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据采集系统，更具体的说涉及一种多通道交直流数据采集并行校准系统及方法。
背景技术
在传统的安全防护领域，机房监控领域，工业控制领域，医疗设备领域当中，有成千上万的感应器，PLC，控制器，监测器等RS-232/485/422串口设备，都是通过RS-232串口通信或者RS-485/422总线通信与PC进行数据通信，数据交换和数据管理的。要让RS-232/485/422串口设备转化成具有TCP/IP网络界面的网络外设，需要研发和整合中央处理器（CPU），数字信号处理器（DSP），TCP/IP协议等各种软硬件，需要投入巨大的人力资源和时间成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多通道交直流数据采集并行校准系统及方法，以实现解决现有校准系统校准精度低且很难对大量的采集终端同时进行校准的问题。
本发明采用的技术方案是：包括终端采集模块、串口转以太网通信系统和上位机校准系统；其中：
所述终端采集模块包括多个采集终端和基准源，并与所述串口转以太网通信系统连接，进行电压和电流采集，并将采集的数据发送至所述串口转以太网通信系统；
所述串口转以太网通信系统包括多个串口转TCP/IP转换器和以太网交换机，并与所述上位机校准系统连接，将接收到的数据进行转换和封装，并将封装后的数据发送至所述上位机校准系统；
所述上位机校准系统对接收到的数据进行分析、处理和存储。
上述的多通道交直流数据采集系统并行校准系统中，所述串口转TCP/IP转换器一端分别与所述采集终端电连接，另一端分别与所述以太网交换机电连接，接收所述采集终端发送的数据，将数据自动转换为TCP/IP协议，封装后通过所述以太网交换机发送至所述上位机校准系统。
上述的多通道交直流数据采集系统并行校准系统中，所述串口转TCP/IP转换器与所述以太网交换机之间通过双绞线进行电连接。
上述的多通道交直流数据采集系统并行校准系统中，所述上位机校准系统包括：上位机校准计算机和数据库服务器；其中：所述上位机校准计算机接收采样数据，对采样数据进行校准算法分析和处理，并将分析和处理后的数据存储于所述数据库服务器中。
一种多通道交直流数据采集并行校准方法，包括以下步骤：
(1) 上位机校准系统初始化后，首先与所有的数据采集终端建立TCP/IP连接，然后向其发送数据采集命令；
(2) 所有数据采集终端收到数据采集命令后同时采集固定周期的数据并存储；
(3) 上位机校准系统在发出采集命令后延时固定周期后向逐个数据采集终端发送数据上传命令，收到上传数据命令的数据采集终端开始上传所有通道的采集数据；
(4) 上位机校准系统对采集数据进行校准算法分析与处理，最终将得到的校准参数保存到后缀为CSV格式的数据存储文件中，以供给交直流数据采集系统上位机实际监测转换为实际值时读取使用，或直接存入已有的数据库中。
本发明的技术效果在于：本发明中上位机校准系统利用串口转以太网通信方式控制终端采集模块，实现交直流电压、电流的并行采集及上传，并将上传的采集数据进行校准算法分析与处理，最终将得到的校准参数保存，解决了现有校准系统校准精度低且很难对大量的采集终端同时进行校准等问题。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种多通道交直流数据采集系统并行校准系统包括三个部分：终端采集模块、串口转以太网通信模块及上位机校准系统。
所述终端采集模块包括多个采集终端和基准源，并与所述串口转以太网通信系统连接，进行电压和电流采集，并将采集的数据发送至所述串口转以太网通信系统；
所述串口转以太网通信系统包括多个串口转TCP/IP转换器和以太网交换机；并与所述上位机校准系统连接，将接收到的数据进行转换和封装，并将封装后的数据发送至所述上位机校准系统；
上位机校准系统主要包括上位校准计算机和数据库服务器。上位机校准系统完成终端采集模块与后台校准系统的TCP/IP通信、采集数据的校准算法分析及处理、CSV文件生成及数据存入数据库服务器等功能，数据库服务器存储校准参数。
参见图2，多通道交直流数据采集并行校准方法的步骤如下：
(1) 校准系统初始化主要包括设置采样数据及校准参数存储缓冲区，设置所有采集终端IP地址，设置交直流程控电源实际电压电流值，设置延时读取上传采样数据的延时时间，设置采集终端采样次数n(n=1~50)；
(2) 系统初始化后与所有采集终端建立TCP连接，并向所有采集终端发送数据采样命令，各数据采集终端收到数据采集命令后并行采集固定周期的数据并存储；
(3) 上位机校准系统延时（延时时间稍大于采集终端采集固定周期数据所需时间）等待采集终端采样，延时时间到，向各采集终端发送采样数据上传命令，并读取各采集终端所有通道采样数据到临时缓冲区中；
(4) 对缓冲区中的所有采样数据进行校准算法分析及处理，并将算得的校准参数保存到校准参数数组中；
(5) 采样次数计数器减1，若未完成n次采样，则重复（2）~（5）过程；若完成n次采样，则对n次采样获得的n组校准参数进行均方根值运算求得最终校准参数，最后将校准参数保存到后缀为CSV文件格式的数据存储文件中以供给交直流数据采集系统上位机实际监测转换为实际值时读取使用，也可以直接存入已有的数据库中，校准过程结束。
本发明公开的系统，上位机校准系统与各采集终端之间通过串口转TCP/IP转换器进行通信，且串口转以太网转换器为所有采集终端都分配了IP地址，对于采集终端使用的是串行口通信，而对于后台PC机则使用的是TCP/IP通信，既减轻了采集终端的通信线路及软件编程复杂度，又提高了与后台PC机间的通信稳定性；
由于采集终端的微处理器性能及相应板载资源有限，采用上位机校准系统进行数据校准既可以提高数据校准的精度，又可以对大量的采集终端（且采集终端本身又具有多个采集通道）同时进行校准，减轻了每个采集终端单独校准的操作复杂度；
校准参数可以直接存入已有的数据库中，也可以保存到后缀为CSV格式的数据存储文件中以供给交直流数据采集系统上位机实际监测转换为实际值时读取使用，即为各种不同的数据采集系统提供了良好的数据读取兼容性。
Claims (5)
1.一种多通道交直流数据采集系统并行校准系统，其特征在于：包括终端采集模块、串口转以太网通信系统和上位机校准系统；其中：
所述终端采集模块包括多个采集终端和基准源，并与所述串口转以太网通信系统连接，进行电压和电流采集，并将采集的数据发送至所述串口转以太网通信系统；
所述串口转以太网通信系统包括多个串口转TCP/IP转换器和以太网交换机；并与所述上位机校准系统连接，将接收到的数据进行转换和封装，并将封装后的数据发送至所述上位机校准系统；
所述上位机校准系统对接收到的数据进行分析、处理和存储。
2.根据权利要求1所述的多通道交直流数据采集系统并行校准系统，其特征在于：所述串口转TCP/IP转换器一端分别与所述采集终端电连接，另一端分别与所述以太网交换机电连接，接收所述采集终端发送的数据，将数据自动转换为TCP/IP协议，封装后通过所述以太网交换机发送至所述上位机校准系统。
3.根据权利要求2所述的多通道交直流数据采集系统并行校准系统，其特征在于，所述串口转TCP/IP转换器与所述以太网交换机之间通过双绞线进行电连接。
4.根据权利要求3所述的多通道交直流数据采集系统并行校准系统，其特征在于，所述上位机校准系统包括：上位机校准计算机和数据库服务器；其中：
所述上位机校准计算机接收采样数据，对采样数据进行校准算法分析和处理，并将分析和处理后的数据存储于所述数据库服务器中。
5.一种多通道交直流数据采集并行校准方法，包括以下步骤：
(1) 上位机校准系统初始化后，首先与所有的数据采集终端建立TCP/IP连接，然后向其发送数据采集命令；
(2) 所有数据采集终端收到数据采集命令后同时采集固定周期的数据并存储；
(3) 上位机校准系统在发出采集命令后延时固定周期后向逐个数据采集终端发送数据上传命令，收到上传数据命令的数据采集终端开始上传所有通道的采集数据；
(4) 上位机校准系统对采集数据进行校准算法分析与处理，最终将得到的校准参数保存到后缀为CSV格式的数据存储文件中，以供给交直流数据采集系统上位机实际监测转换为实际值时读取使用，或直接存入已有的数据库中。
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