CN106843076A - 一种采集和分析多种传感器运行数据的智能终端 - Google Patents

一种采集和分析多种传感器运行数据的智能终端 Download PDF

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钟海泉
彭健
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Fujian Yinggeer Electrical Equipment Co Ltd
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Fujian Yinggeer Electrical Equipment Co Ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0421—Multiprocessor system
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
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Abstract

本发明涉及数据采集和分析的技术领域，特别是针对传感器运行数据的采集和分析，具体地是一种采集和分析多种传感器运行数据的智能终端。该智能终端包括通信模块和控制模块，控制模块为ARM+FPGA双CPU结构；通信模块包括支持标准的MODBUS、IEC61850、TCP‑IP通讯协议接口、RS485通讯接口、以太网接口、光纤通讯端口、视频接口、语音双向对讲模块和GPRS通信4G模块；本发明能够实时采集各种传感器的运行数据，从而实现故障报警、日常管理、质量评估、隐患防范等功能的综合性管理；有效保证了实时故障检测的可选择性、速动性、可靠性，并方便及时记录故障下的数据和进行处理。

Description

一种采集和分析多种传感器运行数据的智能终端
技术领域：
本发明涉及数据采集和分析的技术领域，特别是针对传感器运行数据的采集和分析，具体地是一种采集和分析多种传感器运行数据的智能终端。
背景技术：
传感器作为一种检测装置，被越来越广泛地应用到各个领域，其用于感受各种被测量的信息并能将感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，从而满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。随着技术的发展，传感器已经具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化和网络化等优点，能够为实现自动检测和自动控制提供帮助，通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等。目前，综合系统或平台需要采用不同类型的各种传感器，不同类型的传感器在接口、传输方式甚至信号转换等方面均不同，使得现有技术在采集传感器的运行数据时要么只能单一采集、要么只能单向采集、要么同时采集几种的终端体积庞大且系统复杂，例如专利CN201310227585.6公开了一种基于无线传感器网络的分布式瞬变电磁数据采集系统，其用终端采集节点完成地球物理探测数据的采集和上传，只能单一采集瞬变电磁数据；又例如专利CN03135611.7公开了城市自来水管网无线远程测控智能终端，其包括嵌入式测控模块和GPRS无线通讯模块，只能通过单一的GPRS通讯进行无线数据传送和接收；这些传感器数据的采集均是单一、单向的，逐渐不能满足综合化、集成化以及小型化的需求。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中采集传感器的终端不能满足综合化、集成化以及小型化的需求等缺点，提供一种采集和分析多种传感器运行数据的智能终端。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，能够实时采集多种传感器的运行数据并进行非常态数据分析，再将数据传输至数据处理服务器，其特征在于：包括通信模块和控制模块，所述控制模块为ARM+FPGA双CPU结构，ARM处理器负责人机接口、网络通讯、故障判断和历史任务追忆功能，现场可编程门阵列FPGA负责数据采集、计算、逻辑判断和实现实时视频、语音功能；所述通信模块包括支持标准的MODBUS、IEC61850、TCP-IP通讯协议接口、一路标准的RS485通讯接口、一路标准的以太网接口、一路光纤通讯端口、二路视频接口、一路语音双向对讲模块和GPRS通信4G模块；
优选地，所述ARM处理器为32位ARM处理器。
优选地，所述现场可编程门阵列FPGA为32位的现场可编程门阵列FPGA。
优选地，RS485通讯接口和ARM处理器还设置有转换器
优选地，在智能终端上还设置有液晶显示屏。
优选地，所述智能终端接入4-8路模拟量输入。
更优选地，所述模拟量包括温度、湿度、噪音和烟雾中的至少一种。
优选地，所述智能终端接入16路开关量输入和8路开关量输出。
更优选地，在所述开关量输入与现场可编程门阵列FPGA之间依次设置一级光隔和二级光隔，在所述现场可编程门阵列FPGA与开关量输出之间还依次设置有光电隔离和继电器。
本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
本发明所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，能够实时采集各种传感器的运行数据，并进行非常态数据分析，从而实现故障报警、日常管理、质量评估、隐患防范等功能的综合性管理；并且采用双CPU结构，有效保证了实时故障检测的可选择性、速动性、可靠性，并在发生故障的时候进行双向通讯交流，方便及时记录故障下的数据和进行处理。
附图说明：
图1为本发明所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端的整体结构示意图。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的一种采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，能够实时采集多种传感器的运行数据并进行非常态数据分析，再将数据传输至数据处理服务器，其特征在于：其包括通信模块和控制模块，所述控制模块为ARM+FPGA双CPU结构，ARM处理器能够完成对整个系统中各个任务的管理和调度，现场可编程门阵列FPGA负责数据采集、计算、逻辑判断和实现实时视频、语音功能；其中，优选所述ARM处理器为32位ARM处理器，优选所述现场可编程门阵列FPGA为32位的现场可编程门阵列FPGA；这样采用高效可靠的双CPU结构，既实现ARM处理器负责人机接口、网络通讯、故障判断和历史任务追忆等功能，又实现现场可编程门阵列FPGA负责数据采集、计算、逻辑判断和实时视频、语音等功能，有效保证了实时故障检测的选择性、速动性、可靠性，并在发生故障的时候进行双向通讯交流，方便及时记录故障下的数据和进行处理。
在图1中，所述通信模块包括支持标准的MODBUS、IEC61850、TCP-IP通讯协议接口、一路标准的RS485通讯接口、一路标准的以太网接口、一路光纤通讯端口、二路视频接口、一路语音双向对讲模块和GPRS通信4G模块；其中，RS485通讯接口和ARM处理器还设置有转换器；在本发明中，MODBUS协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信；IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接，IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统的国际标准；TCP-IP协议是传输控制协议/因特网互联协议，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成；RS485通讯接口是基于串口的通讯接口，为全双工数据通讯模式；以太网接口是局域网采用的通用的通信协议标准，该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法；光纤通讯端口能够利用光与光纤传递资讯，属于有线通信的一种；视频接口主要将视频信号输出到外部设备或者接收外部采集的视频信号，语音双向对讲模块用于双向语音通讯交流；GPRS通信4G模块具有高速的数据存储和数据下载能力，实现无线通信；这样将各种通信接口集成到一个智能终端里，能够满足集成化和小型化的需求。
为了使人机界面的显示内容更加清晰明了，在智能终端上还设置有液晶显示屏，液晶显示屏与ARM处理器连接，从而更好地人机交互。在本发明中，所述液晶显示屏可以为3.5mm的彩色液晶显示屏。
在本发明中，所述采集和分析多种传感器运行数据的智能终端可以接入模拟量输入、开关量输入和开关量输出，可以根据选择的具体传感器接口考虑用模拟量输入还是通信接口方式接入；其中，所述智能终端可以接入4-8路模拟量输入，所述模拟量包括温度、湿度、噪音和烟雾中的至少一种；其中，所述智能终端可以接入16路开关量输入和8路开关量输出，具体可以在所述开关量输入与现场可编程门阵列FPGA之间可以依次设置一级光隔和二级光隔，在所述现场可编程门阵列FPGA与开关量输出之间还依次设置有光电隔离和继电器。

Claims (9)

1.一种采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，能够实时采集多种传感器的运行数据并进行非常态数据分析，再将数据传输至数据处理服务器，其特征在于：包括通信模块和控制模块，所述控制模块为ARM+FPGA双CPU结构，ARM处理器负责人机接口、网络通讯、故障判断和历史任务追忆功能，现场可编程门阵列FPGA负责数据采集、计算、逻辑判断和实现实时视频、语音功能；所述通信模块包括支持标准的MODBUS、IEC61850、TCP-IP通讯协议接口、一路标准的RS485通讯接口、一路标准的以太网接口、一路光纤通讯端口、二路视频接口、一路语音双向对讲模块和GPRS通信4G模块。
2.根据权利要求1所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，其特征在于：所述ARM处理器为32位ARM处理器。
3.根据权利要求1所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，其特征在于：所述现场可编程门阵列FPGA为32位的现场可编程门阵列FPGA。
4.根据权利要求1所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，其特征在于：RS485通讯接口和ARM处理器还设置有转换器。
5.根据权利要求1所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，其特征在于：在智能终端上还设置有液晶显示屏。
6.根据权利要求1所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，其特征在于：所述智能终端接入4-8路模拟量输入。
7.根据权利要求6所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，其特征在于：所述模拟量包括温度、湿度、噪音和烟雾中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，其特征在于：所述智能终端接入16路开关量输入和8路开关量输出。
9.根据权利要求8所述的采集和分析多种传感器运行数据的智能终端，其特征在于：在所述开关量输入与现场可编程门阵列FPGA之间依次设置一级光隔和二级光隔，在所述现场可编程门阵列FPGA与开关量输出之间还依次设置有光电隔离和继电器。
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