CN103760794A - 一种自动寻址的数据采集系统及其方法 - Google Patents

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孙延岭
彭文才
蓝彦
郭曈曈
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State Grid Corp of China SGCC
Nanjing NARI Group Corp
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State Grid Corp of China SGCC
Nanjing NARI Group Corp
State Grid Electric Power Research Institute
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Abstract

本发明涉及一种自动寻址的数据采集系统及其方法，所述采集器包括主模块和多个扩展模块，所述扩展模块负责传感器数据的采集，所述主模块负责完成自动数据处理、存贮及通信等功能；所述主模块和扩展模块之间通过扩展电缆进行物理连接，所述扩展电缆为扩展模块提供电源总线，同时也是扩展模块与主模块交互数据的通信总线，所述扩展模块在上电初始化完成后，通过通信总线自动实现其地址分配。采用本发明的新型传感器数据采集系统与以往的采集系统相比，解决了以往每增加一个扩展模块就需要编程人员记住该模块的编号和信息，并需要现场对其进行参数设置的弊端，避免了模块返修维护或者更换时易混淆原有地址的弊端，具有较高的经济效益。

Description

一种自动寻址的数据采集系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种自动寻址的数据采集系统及其方法，属于数据采集技术领域。
背景技术
随着水利枢纽、道路、桥梁建设的蓬勃发展，工程安全监测的重要性日益得到人们重视。当前，国内主流的工程安全自动检测系统大多采用分布式结构，由分布式工程安全监测数据采集系统和安全信息管理网络系统两部分组成。其中数据采集系统主要由各种采集模块组成，通过采集各种传感器信号，实现对建筑物及沿途工程的变形、渗流、渗压、应力应变、水位的自动监测。
传统的数据采集系统包含多个数据采集单元，每个数据单元由一个或者多个数据采集模块、不间断电源、防潮加热器等部分安装在一个密封保护箱内组成。每个采集器独立完成一种类型传感器的数据采集。采集器之间通过RS-485、CANbus等总线与安全信息管理网络系统直接通信，实际应用中需要对采集模块的地址进行设置，确保每个采集模块地址的唯一性。现有应用技术中，主要是通过人工设置地址的方式，根据实际工程应用中的具体连接关系，分别对各采集模块进行编址。工程人员需要在现场调试时记住相应模块的地址。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种自动寻址的数据采集器,解决以往通过硬件拨码或者固定串口进行人工手动设置的方式实现采集器之间地址分配以及数据通讯。采用本发明的数据采集系统，通过较少的信号电缆结合相应的通讯协议，即可实现各采集器地址的自动识别。
本发明的主要技术内容如下：
一种自动寻址的数据采集系统,所述采集器包括主模块和多个扩展模块,所述扩展模块负责传感器数据的采集，所述主模块负责完成自动数据处理、存贮及通信等功能；所述主模块和扩展模块之间通过扩展电缆进行物理连接，所述扩展电缆为扩展模块提供电源总线，同时也是扩展模块与主模块交互数据的通信总线，所述扩展模块在上电初始化完成后，通过通信总线自动实现其地址分配。
上述通信总线包含一组RS-485通信线及一组扩展地址识别线，所述扩展模块地址识别通过地址识别线结合RS-485通讯的方式实现。
上述各模块的RS-485通信线物理上是串联关系，电气上是并联关系。
上述地址识别线的信号传递通过光耦电路实现。
上述主模块外扩大容量Flash内存，同时支持掉电保持及实时时钟功能，对外支持串口通讯、以太网通讯和WEB浏览。
上述主模块采用ARM CORTEX M3系列处理器。
上述扩展模块采用STC系列单片机。
一种自动寻址的数据采集方法，利用权利要求1所述的系统，其步骤如下：
（1）、处理模块主初始化过程中进入地址配置状态；
（2）、将自身地址设置为默认地址，并进入扩展模块地址分配状态；
（3）、扩展模块在完成上电初始化后即进入等待地址配置状态；
（4）、主处理模块完成自身地址设置后，通过地址识别线向相邻的下一级扩展模块发送一个中断信号，延时后将自身地址加1，通过RS485总线发送给第一级扩展模块；
（5）、第一级扩展模块接收到该地址后，立即通过地址识别线向下一级扩展模块发送中断信号使其进入地址配置状态，并通过RS485总线发送地址确认命令给主处理模块，主处理模块收到地址确认命令后，将第一级扩展模块地址加1，通过RS485总线发给下一级扩展模块，使其进入地址配置状态；
（6）、后续扩展模块的地址配置以步骤（1）-（5）依此类推。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
采用本发明的新型传感器数据采集系统与以往的采集系统相比，解决了以往每增加一个扩展模块就需要编程人员记住该模块的编号和信息，并需要现场对其进行参数设置的弊端，避免了模块返修维护或者更换时易混淆原有地址的弊端，具有较高的经济效益。
本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1是本发明的数据采集系统结构框图。
图2是本发明中数据采集系统硬件结构框图。
图3是本发明中采集系统扩展模块通信原理框图。
图4为主模块地址配置的方法流程图。
图5为扩展地址配置的方法流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1、图2、图3所示，一种自动寻址的数据采集系统,采集器包括主模块和多个扩展模块,扩展模块负责传感器数据的采集，主模块负责完成自动数据处理、存贮及通信等功能；主模块和扩展模块之间通过扩展电缆进行物理连接，扩展电缆为扩展模块提供电源总线，同时也是扩展模块与主模块交互数据的通信总线，扩展模块在上电初始化完成后，通过通信总线自动实现其地址分配。
作为优选方案，上述通信总线包含一组RS-485通信线及一组扩展地址识别线，扩展模块地址识别通过地址识别线结合RS-485通讯的方式实现。
作为优选方案，上述各模块的RS-485通信线物理上是串联关系，电气上是并联关系。
作为优选方案，上述地址识别线的信号传递通过光耦电路实现。
作为优选方案，上述主模块外扩大容量Flash内存，同时支持掉电保持及实时时钟功能，对外支持串口通讯、以太网通讯和WEB浏览。
作为优选方案，上述主模块采用ARM CORTEX M3系列处理器。
作为优选方案，上述扩展模块采用STC系列单片机。
如图4、图5所示，一种自动寻址的数据采集方法，利用权利要求1所述的系统，其步骤如下：
（1）、处理模块主初始化过程中进入地址配置状态；
（2）、将自身地址设置为默认地址，并进入扩展模块地址分配状态；
（3）、扩展模块在完成上电初始化后即进入等待地址配置状态；
（4）、主处理模块完成自身地址设置后，通过地址识别线向相邻的下一级扩展模块发送一个中断信号，延时后将自身地址加1，通过RS485总线发送给第一级扩展模块；
（5）、第一级扩展模块接收到该地址后，立即通过地址识别线向下一级扩展模块发送中断信号使其进入地址配置状态，并通过RS485总线发送地址确认命令给主处理模块，主处理模块收到地址确认命令后，将第一级扩展模块地址加1，通过RS485总线发给下一级扩展模块，使其进入地址配置状态；
（6）、后续扩展模块的地址配置以步骤（1）-（5）依此类推。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种自动寻址的数据采集系统，其特征在于：所述采集器包括主模块和多个扩展模块，所述扩展模块负责传感器数据的采集，所述主模块负责完成自动数据处理、存贮及通信等功能；所述主模块和扩展模块之间通过扩展电缆进行物理连接，所述扩展电缆为扩展模块提供电源总线，同时也是扩展模块与主模块交互数据的通信总线，所述扩展模块在上电初始化完成后，通过通信总线自动实现其地址分配。
2.根据权利要求1所述的一种自动寻址的数据采集系统，其特征在于：所述通信总线包含一组RS-485通信线及一组扩展地址识别线，所述扩展模块地址识别通过地址识别线结合RS-485通讯的方式实现。
3.根据权利要求2所述的一种自动寻址的数据采集系统，其特征在于：所述各模块的RS-485通信线物理上是串联关系，电气上是并联关系。
4.根据权利要求2所述的一种自动寻址的数据采集系统，其特征在于：所述地址识别线的信号传递通过光耦电路实现。
5.根据权利要求1所述的一种自动寻址的数据采集系统，其特征在于：所述主模块外扩大容量Flash内存，同时支持掉电保持及实时时钟功能，对外支持串口通讯、以太网通讯和WEB浏览。
6.根据权利要求1所述的一种自动寻址的数据采集系统，其特征在于：所述主模块采用ARM CORTEX M3系列处理器。
7.根据权利要求1所述的一种自动寻址的数据采集系统，其特征在于:
所述扩展模块采用STC系列单片机。
8.一种自动寻址的数据采集方法，其特征在于:利用权利要求1所述的系统，其步骤如下：
（1）、处理模块主初始化过程中进入地址配置状态；
（2）、将自身地址设置为默认地址，并进入扩展模块地址分配状态；
（3）、扩展模块在完成上电初始化后即进入等待地址配置状态；
（4）、主处理模块完成自身地址设置后，通过地址识别线向相邻的下一级扩展模块发送一个中断信号，延时后将自身地址加1，通过RS485总线发送给第一级扩展模块；
（5）、第一级扩展模块接收到该地址后，立即通过地址识别线向下一级扩展模块发送中断信号使其进入地址配置状态，并通过RS485总线发送地址确认命令给主处理模块，主处理模块收到地址确认命令后，将第一级扩展模块地址加1，通过RS485总线发给下一级扩展模块，使其进入地址配置状态；
（6）、后续扩展模块的地址配置以步骤（1）-（5）依此类推。
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