CN105225466A - 一种数据传输及故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据传输及故障检测系统，包括数据采集设备、第一传输设备、监控中心和故障检测设备，故障检测设备确定在第一预设时间内未接收到数据采集设备发送的数据信号时，则向数据采集设备发送信号获取指令；确定在第二预设时间内是否接收到数据信号，若确定在第二预设时间内未接收到数据信号，则向数据采集设备发送第一重启指令；确定在第三预设时间内是否接收到数据信号，若确定在第三预设时间内未接收到数据信号，则通过第一传输设备向监控中心发送第一故障报警消息。本发明的数据传输及故障检测系统能够实现自动检测故障位置，实现断电自动识别，并在确定第一传输设备故障时，能够自动触发第二传输设备上电，确保数据传输的准确性。

Description

一种数据传输及故障检测系统

技术领域

本发明涉及故障检测技术领域，特别涉及一种数据传输及故障检测系统。

背景技术

众所周知，野外的环境较差且位置偏远，人力无法全天候实地采集当地数据，鉴于此，人们提出了远程遥测技术，远程遥测技术普遍采用建设野外无人观测站的方式实现，主要包括数据采集设备、传输设备和远程监控中心，具体工作过程为：数据采集设备将采集到的数据信息发送至传输设备，传输设备再将接收到的数据信息转发至远程监控中心，以便远程监控中心实时记录和分析野外环境信息。但由于在将野外数据传输至远程监控中心时，需要经过数据采集设备和传输设备，所以当远程监控中心接收不到数据信息时，监控中心无法准确判断具体是数据采集设备故障还是传输设备故障，所以需要人们实地去野外检测故障位置，从而导致维修成本高且维修效率下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种数据传输及故障检测系统，能够实现自动检测故障位置，提高维修效率；实现断电自动识别，并在确定第一传输设备故障时，能够自动触发第二传输设备上电，确保数据传输的准确性。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

本发明的数据传输及故障检测系统，包括数据采集设备、第一传输设备和监控中心，还包括：故障检测设备，所述数据采集设备、所述故障检测设备、所述第一传输设备和所述监控中心依次连接；所述故障检测设备确定在第一预设时间内未接收到所述数据采集设备发送的数据信号时，则向所述数据采集设备发送信号获取指令；确定在第二预设时间内是否接收到所述数据信号，若确定在所述第二预设时间内未接收到所述数据信号，则向所述数据采集设备发送第一重启指令；确定在第三预设时间内是否接收到所述数据信号，若确定在所述第三预设时间内未接收到所述数据信号，则通过所述第一传输设备向所述监控中心发送第一故障报警消息，其中，所述第一故障报警消息中携带所述数据采集设备的标识信息。

进一步，还包括：第二传输设备，所述第二传输设备分别与所述故障检测设备和所述监控中心连接；在所述通过所述第一传输设备向所述监控中心发送第一故障报警信息之后，还包括：所述故障检测设备确定在第四预设时间内未接收到所述监控中心通过所述第一传输设备发送的第一故障报警响应消息时，则向所述第一传输设备发送第二重启指令；确定在第五预设时间内是否接收到所述第一故障报警响应消息，若确定在所述第五预设时间内未接收到所述第一故障报警响应消息，则触发第二传输设备上电，以使得所述故障检测设备通过所述第二传输设备与所述监控中心正常通信。

进一步，在所述触发第二传输设备上电后，还包括：所述故障检测设备通过所述第二传输设备向所述监控中心发送所述第一故障报警消息和第二故障报警消息，其中，所述第二故障报警消息中携带所述第一传输设备的标识信息。

进一步，所述故障检测设备包括：微控制器和与所述微控制器连接的编码开关、断电自动识别模块、用于触发所述第二传输设备上电的上电触发模块、用于与所述第一传输设备进行通信的第一通信接口芯片和用于与所述第二传输设备进行通信的第二通信接口芯片。

进一步，所述微控制器包括单片机STC15F2K60S2。

进一步，所述断电自动识别模块包括：型号为PC817的光耦合器U6、电阻R29、电阻R30、电阻R3和二极管D3，所述电阻R29的一端与交流220V电源的火线端连接，所述电阻R29的另一端通过所述电阻R30与所述光耦合器U6的第1引脚连接，所述光耦合器U6的第2引脚与所述二极管D3的阳极连接，所述二极管D3的阴极与所述交流220V电源的零线端连接，所述光耦合器U6的第4引脚分为两路，一路与所述单片机STC15F2K60S2的第22引脚连接，另一路通过所述电阻R3与5V电源的正输出端连接，所述光耦合器U6的第3引脚接地。

进一步，所述上电触发模块包括：型号为JRC-27F/005-M的继电器K1和用于控制所述继电器K1工作的驱动电路，所述驱动电路包括电阻R6、电阻R20、PNP三极管Q1和二极管D5，所述电阻R6的一端和所述电阻R20的一端均与所述单片机STC15F2K60S2的第7引脚连接，所述电阻R20的另一端与5V电源的正输出端连接，所述电阻R6的另一端与所述PNP三极管Q1的基极连接，所述PNP三极管Q1的集电极与所述继电器K1的第1引脚连接，所述继电器K1的第16引脚接地，所述继电器K1的第8引脚与所述第二传输设备的电源端连接，所述二极管D5的阳极接地，所述二极管D5的阴极与所述继电器K1的第1引脚连接。

进一步，所述第一通信接口芯片包括型号为MAX487E的通信接口芯片U3；所述第二通信接口芯片包括型号为MAX487E的通信接口芯片U5。

本发明的数据传输及故障检测系统具有以下有益效果：

1.本发明的数据传输及故障检测系统能够自动检测故障位置，提高维修效率。

2.本发明的数据传输及故障检测系统能够实现断电自动识别。

3.本发明的数据传输及故障检测系统在确定第一传输设备故障时，能够自动触发第二传输设备上电，确保数据传输的准确性。

综上所述，本发明的数据传输及故障检测系统能够实现自动检测故障位置，提高维修效率；能够实现断电自动识别，并在确定第一传输设备故障时，能够自动触发第二传输设备上电，确保数据传输的准确性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的数据传输及故障检测系统的结构框图；

图2为本发明的流程示意图；

图3为本发明的故障检测设备的电路原理框图；

图4为本发明的微控制器与编码开关的连接关系示意图；

图5为本发明的断电自动识别模块的电路原理图；

图6为本发明的上电触发模块的电路原理图；

图7为本发明的第一通信接口芯片的电路原理图；

图8为本发明的第二通信接口芯片的电路原理图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图1所示：本实施例的数据传输及故障检测系统包括数据采集设备10、第一传输设备12、监控中心13和故障检测设备11，所述数据采集设备10、所述故障检测设备11、所述第一传输设备12和所述监控中心13依次连接。

如图2所示，故障检测设备11的故障检测过程包括：

101、所述故障检测设备确定在第一预设时间内未接收到所述数据采集设备发送的数据信号时，则向所述数据采集设备发送信号获取指令。

102、确定在第二预设时间内是否接收到所述数据信号。

需要说明的是，根据确定结果的不同，下述执行的步骤也不同，在确定第二预设时间内接收到数据信号时，则不执行下述任一步骤；在确定第二预设时间内未接收到数据信号时，则执行步骤103-步骤105。

103、若确定在所述第二预设时间内未接收到所述数据信号，则向所述数据采集设备发送第一重启指令。

104、确定在第三预设时间内是否接收到所述数据信号。

需要说明的是，根据确定结果的不同，下述执行的步骤也不同，在确定第三预设时间内接收到数据信号时，则确定数据采集设备恢复正常工作，不执行下述任一步骤；在确定第三预设时间内未接收到数据信号时，则执行步骤105。

105、若确定在所述第三预设时间内未接收到所述数据信号，则通过所述第一传输设备向所述监控中心发送第一故障报警消息。

其中，所述第一故障报警消息中携带所述数据采集设备的标识信息。

具体的，故障检测设备在确定第三预设时间内还未接收到数据采集设备发送的数据信号时，则确定数据采集设备出现故障，此时，通过第一传输设备向监控中心发送携带有数据采集设备的标识信息的第一故障报警消息。

作为上述技术方案的进一步改进，本实施例的数据传输及故障检测系统，如图1所示，还包括：第二传输设备14，所述第二传输设备14分别与所述故障检测设备11和所述监控中心13连接。

作为上述技术方案的进一步改进，在上述步骤105后，还包括步骤106-步骤109。

106、所述故障检测设备确定在第四预设时间内未接收到所述监控中心通过所述第一传输设备发送的第一故障报警响应消息时，则向所述第一传输设备发送第二重启指令。

具体的，故障检测设备确定在第四预设时间内未接收到监控中心通过第一传输设备发送的第一故障报警响应消息时，则确定第一传输设备出现故障，此时向第一传输设备发送第二重启指令。

而故障检测设备确定在第四预设时间内接收到监控中心通过第一传输设备发送的第一故障报警响应消息时，则确定第一传输设备正常工作，此时，也可以确定监控中心接收到第一故障报警消息，从而使得监控中心获知数据采集设备出现故障，工作人员可直接到发生故障的位置去维修故障设备，提高维修效率。

107、确定在第五预设时间内是否接收到所述第一故障报警响应消息。

需要说明的是，根据确定结果的不同，下述执行的步骤也不同，在确定第五预设时间内接收到数据信号时，则确定第一传输设备恢复正常工作，不执行下述任一步骤；在确定第五预设时间内未接收到数据信号时，则执行步骤108-步骤109。

108、若确定在所述第五预设时间内未接收到所述第一故障报警响应消息，则触发第二传输设备上电，以使得所述故障检测设备通过所述第二传输设备与所述监控中心正常通信。

具体的，故障检测设备确定在第五预设时间内未接收到第一故障报警响应消息时，则确定第一传输设备发生故障，此时，自动触发第二传输设备上电，以确保故障检测设备、第二传输设备和监控中心能够正常通信。

109、所述故障检测设备通过所述第二传输设备向所述监控中心发送所述第一故障报警消息和第二故障报警消息。

其中，所述第二故障报警消息中携带所述第一传输设备的标识信息。

具体的，由于故障检测设备、第二传输设备和监控中心能够正常通信，则故障检测设备可以通过第二传输设备向监控中心发送第一故障报警消息和第二故障报警消息，以使得监控中心能够获知数据采集设备和第一传输设备均出现故障，工作人员可直接到发生故障的位置去维修故障设备。

本实施例中，如图3所示，所述故障检测设备11包括：微控制器111和与所述微控制器111连接的编码开关112、断电自动识别模块113、用于触发所述第二传输设备14上电的上电触发模块114、用于与所述第一传输设备12进行通信的第一通信接口芯片115和用于与所述第二传输设备14进行通信的第二通信接口芯片116。

本实施例中，如图4所示，所述微控制器111包括单片机STC15F2K60S2。

本实施例中，如图4所示，所述编码开关112包括型号为SW-DIP8的编码开关S1，编码开关S1的第1引脚至第8引脚分别与单片机STC15F2K60S2的第30引脚至第37引脚连接，编码开关S1的第9引脚至第16引脚均接地。

具体的，用户通过编码开关112设定故障检测设备11的工作模式。

本实施例中，如图5所示，所述断电自动识别模块113包括：型号为PC817的光耦合器U6、电阻R29、电阻R30、电阻R3和二极管D3，所述电阻R29的一端与交流220V电源的火线端连接，所述电阻R29的另一端通过所述电阻R30与所述光耦合器U6的第1引脚连接，所述光耦合器U6的第2引脚与所述二极管D3的阳极连接，所述二极管D3的阴极与所述交流220V电源的零线端连接，所述光耦合器U6的第4引脚分为两路，一路与所述单片机STC15F2K60S2的第22引脚连接，另一路通过所述电阻R3与5V电源的正输出端连接，所述光耦合器U6的第3引脚接地。

具体的，当交流220V电源正常工作时，则光耦合器U6的第4引脚输出低电平信号，当交流220V电源断电时，则光耦合器U6的第4引脚输出高电平信号，又由于光耦合器U6的第4引脚与单片机STC15F2K60S2的第22引脚连接，所以，单片机STC15F2K60S2可以根据检测第22引脚电平信号的变化来自动判别交流220V电源是否正常工作。

本实施例中，如图6所示，所述上电触发模块114包括：型号为JRC-27F/005-M的继电器K1和用于控制所述继电器K1工作的驱动电路，所述驱动电路包括电阻R6、电阻R20、PNP三极管Q1和二极管D5，所述电阻R6的一端和所述电阻R20的一端均与所述单片机STC15F2K60S2的第7引脚连接，所述电阻R20的另一端与5V电源的正输出端连接，所述电阻R6的另一端与所述PNP三极管Q1的基极连接，所述PNP三极管Q1的集电极与所述继电器K1的第1引脚连接，所述继电器K1的第16引脚接地，所述继电器K1的第8引脚与所述第二传输设备的电源端连接，所述二极管D5的阳极接地，所述二极管D5的阴极与所述继电器K1的第1引脚连接。

具体的，当需要触发第二传输设备14上电时，则单片机STC15F2K60S2的第7引脚输出低电平信号，此时，PNP三极管导通，则继电器K1的线圈带电，继电器K1的第4引脚与第8引脚连接，也就是说，继电器K1的动触点与常开触点连接，而继电器K1的常开触点与第二传输设备的电源端连接，则此时第二传输设备14自动上电。

本实施例中，所述第一通信接口芯片115包括型号为MAX487E的通信接口芯片U3。

实际使用时，如图7所示，所述通信接口芯片U3的第1引脚与所述单片机STC15F2K60S2的第4引脚连接，所述通信接口芯片U3的第4引脚与所述单片机STC15F2K60S2的第5引脚连接，所述通信接口芯片U3的第6引脚和第7引脚均与所述第一传输设备的主控芯片的相对应引脚连接，所述通信接口芯片U3的第1引脚还通过电阻R17与电源输出端连接，所述通信接口芯片U3的第4引脚还通过电阻R11与电源输出端连接，所述通信接口芯片U3的第2引脚分为两路，一路通过电阻R16与电源输出端连接，另一路与NPN三极管Q3的集电极连接，NPN三极管Q3的基极与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端分为两路，一路通过电阻R14与电源输出端连接，另一路与单片机STC15F2K60S2的第20引脚连接，NPN三极管Q3的发射极接地，所述通信接口芯片U3的第8引脚分为两路，一路与电源输出端连接，另一路通过电容C9接地，所述通信接口芯片U3的第5引脚接地，所述通信接口芯片U3的第3引脚与所述通信接口芯片U3的第2引脚连接，所述通信接口芯片U3的第6引脚分别与电阻R13的一端和静电防护芯片ESD2的第3引脚连接，所述通信接口芯片U3的第7引脚分别与电阻R13的另一端和静电防护芯片ESD2的第2引脚连接，静电防护芯片ESD2的第4引脚与电源输出端连接，静电防护芯片ESD2的第1引脚接地。

本实施例中，所述第二通信接口芯片116包括型号为MAX487E的通信接口芯片U5。

实际使用时，如图8所示，所述通信接口芯片U5的第1引脚与所述单片机STC15F2K60S2的第24引脚连接，所述通信接口芯片U5的第4引脚与所述单片机STC15F2K60S2的第25引脚连接，所述通信接口芯片U5的第6引脚和第7引脚均与所述第二传输设备的主控芯片的相对应引脚连接，所述通信接口芯片U5的第1引脚还通过电阻R28与电源输出端连接，所述通信接口芯片U5的第4引脚还通过电阻R21与电源输出端连接，所述通信接口芯片U5的第2引脚分为两路，一路通过电阻R27与电源输出端连接，另一路与NPN三极管Q4的集电极连接，NPN三极管Q4的基极与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端分为两路，一路通过电阻R24与电源输出端连接，另一路与单片机STC15F2K60S2的第21引脚连接，NPN三极管Q4的发射极接地，所述通信接口芯片U5的第8引脚分为两路，一路与电源输出端连接，另一路通过电容C11接地，所述通信接口芯片U5的第5引脚接地，所述通信接口芯片U5的第3引脚与所述通信接口芯片U5的第2引脚连接，所述通信接口芯片U5的第6引脚分别与电阻R23的一端和静电防护芯片ESD1的第3引脚连接，所述通信接口芯片U5的第7引脚分别与电阻R23的另一端和静电防护芯片ESD1的第2引脚连接，静电防护芯片ESD1的第4引脚与电源输出端连接，静电防护芯片ESD1的第1引脚接地。

其中，静电防护芯片ESD1和静电防护芯片ESD2的型号均为PRTR5V0U2X。

需要说明的是，在实际使用时，故障检测设备11还包括用于存储数据信息的数据存储器AT24C512,数据存储器AT24C512与单片机STC15F2K60S2的具体连接方式为现有技术，可参考现有技术中的连接方式，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种数据传输及故障检测系统，包括数据采集设备、第一传输设备和监控中心，其特征在于：还包括：故障检测设备，所述数据采集设备、所述故障检测设备、所述第一传输设备和所述监控中心依次连接；

所述故障检测设备确定在第一预设时间内未接收到所述数据采集设备发送的数据信号时，则向所述数据采集设备发送信号获取指令；

确定在第二预设时间内是否接收到所述数据信号，若确定在所述第二预设时间内未接收到所述数据信号，则向所述数据采集设备发送第一重启指令；

确定在第三预设时间内是否接收到所述数据信号，若确定在所述第三预设时间内未接收到所述数据信号，则通过所述第一传输设备向所述监控中心发送第一故障报警消息，其中，所述第一故障报警消息中携带所述数据采集设备的标识信息。

2.根据权利要求1所述的数据传输及故障检测系统，其特征在于：还包括：第二传输设备，所述第二传输设备分别与所述故障检测设备和所述监控中心连接；

在所述通过所述第一传输设备向所述监控中心发送第一故障报警信息之后，还包括：

所述故障检测设备确定在第四预设时间内未接收到所述监控中心通过所述第一传输设备发送的第一故障报警响应消息时，则向所述第一传输设备发送第二重启指令；

确定在第五预设时间内是否接收到所述第一故障报警响应消息，若确定在所述第五预设时间内未接收到所述第一故障报警响应消息，则触发第二传输设备上电，以使得所述故障检测设备通过所述第二传输设备与所述监控中心正常通信。

3.根据权利要求2所述的数据传输及故障检测系统，其特征在于：在所述触发第二传输设备上电后，还包括：

所述故障检测设备通过所述第二传输设备向所述监控中心发送所述第一故障报警消息和第二故障报警消息，其中，所述第二故障报警消息中携带所述第一传输设备的标识信息。

4.根据权利要求3所述的数据传输及故障检测系统，其特征在于：所述故障检测设备包括：微控制器和与所述微控制器连接的编码开关、断电自动识别模块、用于触发所述第二传输设备上电的上电触发模块、用于与所述第一传输设备进行通信的第一通信接口芯片和用于与所述第二传输设备进行通信的第二通信接口芯片。

5.根据权利要求4所述的数据传输及故障检测系统，其特征在于：所述微控制器包括单片机STC15F2K60S2。

6.根据权利要求5所述的数据传输及故障检测系统，其特征在于：所述断电自动识别模块包括：型号为PC817的光耦合器U6、电阻R29、电阻R30、电阻R3和二极管D3，所述电阻R29的一端与交流220V电源的火线端连接，所述电阻R29的另一端通过所述电阻R30与所述光耦合器U6的第1引脚连接，所述光耦合器U6的第2引脚与所述二极管D3的阳极连接，所述二极管D3的阴极与所述交流220V电源的零线端连接，所述光耦合器U6的第4引脚分为两路，一路与所述单片机STC15F2K60S2的第22引脚连接，另一路通过所述电阻R3与5V电源的正输出端连接，所述光耦合器U6的第3引脚接地。

7.根据权利要求5所述的数据传输及故障检测系统，其特征在于：所述上电触发模块包括：型号为JRC-27F/005-M的继电器K1和用于控制所述继电器K1工作的驱动电路，所述驱动电路包括电阻R6、电阻R20、PNP三极管Q1和二极管D5，所述电阻R6的一端和所述电阻R20的一端均与所述单片机STC15F2K60S2的第7引脚连接，所述电阻R20的另一端与5V电源的正输出端连接，所述电阻R6的另一端与所述PNP三极管Q1的基极连接，所述PNP三极管Q1的集电极与所述继电器K1的第1引脚连接，所述继电器K1的第16引脚接地，所述继电器K1的第8引脚与所述第二传输设备的电源端连接，所述二极管D5的阳极接地，所述二极管D5的阴极与所述继电器K1的第1引脚连接。

8.根据权利要求5所述的数据传输及故障检测系统，其特征在于：所述第一通信接口芯片包括型号为MAX487E的通信接口芯片U3；所述第二通信接口芯片包括型号为MAX487E的通信接口芯片U5。