CN107111926B - 数据收集系统 - Google Patents

Abstract

数据收集系统具有数据收集装置和具备传感器部的多个传感器模块，数据收集装置(200)具有：时钟输出部(201)，其输出时钟；使能信号输出部(202)，其按照与传感器模块(100)的个数的量的时钟数相比大于或等于该时钟数的间隔，将使能信号输出至规定的传感器模块(100)；计数器(203)，其对时钟数进行计数；以及传感器信号输入部(205)，其经由总线输入由传感器模块(100)输出的数据，并将该数据与计数值相关联地进行记录，传感器模块(100)以时钟为触发，作为将使能信号发送至下一级传感器模块(100)的移位寄存器而发挥功能，仅在发送来使能信号的情况下，将传感器部(110)的输出数据输出至传感器信号输入部(205)。

Description

数据收集系统

技术领域

本发明涉及一种从多个传感器收集数据的数据收集系统，特别地，涉及即使在传感器的数量多的情况下也能够减轻配线的繁琐程度的数据收集系统。

背景技术

在设备、构造体等对象物配置多个传感器，从各个传感器收集数据，进行对象物的状态的监视、检查。例如，为了对由于腐蚀、侵蚀等而产生的配管的局部的变薄、缺陷进行检测，下述数据收集系统被实用化，即，在配管配置数百个磁传感器，由该数据收集系统对由各个磁传感器输出的数据进行收集。另外，下述数据收集系统也被实用化，即，将温度计、湿度计等传感器配置于车间等内的各处，由该数据收集系统对由各个传感器输出的数据进行收集。

图6是表示现有的数据收集系统500的结构例的框图。如图6所示，数据收集系统500具有数据收集装置520、配线切换器530以及多台传感器510。

数据收集装置520向作为连接对象的传感器510供给电源，对由传感器510测定出的数据进行输入。数据收集装置520与各传感器510经由配线切换器530连接。数据收集装置520通过切换信号对配线切换器530进行控制，依次切换作为连接对象的传感器510而进行数据收集。

通常，数据收集装置520所连接的传感器510的数量多，但大多情况下只要依次取得数据即可。因此，设为使用配线切换器530的连接方式。

专利文献1：日本特开2008-175638号公报

发明内容

现有的数据收集装置520需要对配线切换器530和各传感器510进行单独连接。并且，针对每个传感器510会使用数据信号用的配线、电源供给用的配线等多根配线。在传感器510的数量多的情况下，配线的数量变得巨大。因此，传感器510的安装变得繁琐。

因此，本发明的目的在于提供一种即使在传感器的数量多的情况下也能够减轻配线的繁琐程度的数据收集系统。

为了解决上述课题，本发明的数据收集系统具有数据收集装置和具备传感器部的多个传感器模块，该数据收集系统的特征在于，所述数据收集装置具有：时钟输出部，其将时钟输出至各传感器模块；使能信号输出部，其按照与所述传感器模块的个数的量的时钟数相比大于或等于该时钟数的间隔，将使能信号输出至规定的传感器模块；计数器，其对所述时钟数进行计数；以及传感器信号输入部，其经由总线而输入由所述传感器模块输出的数据，并将该数据与计数值相关联地进行记录，以所述时钟为触发，所述传感器模块作为将所述使能信号发送至下一级传感器模块的移位寄存器而发挥功能，所述传感器模块仅在发送来使能信号的情况下，将所述传感器部的输出数据经由所述总线而输出至所述传感器信号输入部。

在这里，所述传感器模块可以具有放大器，该放大器通过所述使能信号而对使能/禁止进行切换。

另外，所述数据收集装置可以通过电源供给线进行电源供给，该电源供给线与各所述传感器模块经由总线进行连接。

此时，所述传感器模块可以具有开关，该开关通过所述使能信号而对向所述传感器部的供电进行切换。

另外，所述数据收集装置也可以对与无需数据输入的传感器模块相对应的计数值进行记录，在计数得出该计数值时使所述时钟的间隔变短。

另外，所述计数器可以在所述使能信号的输出时将计数值重置。

发明的效果

根据本发明，提供一种即使在传感器的数量多的情况下也能够减轻配线的繁琐程度的数据收集系统。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的数据收集系统的结构的框图。

图2是表示传感器模块和数据收集装置的具体结构例的框图。

图3是表示本实施方式涉及的数据收集系统中的数据收集流程的流程图。

图4是表示本实施方式涉及的数据收集系统的另一个结构例的框图。

图5是表示将传感器模块单元化的例子的图。

图6是表示现有的数据收集系统的结构例的框图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式涉及的数据收集系统10的结构的框图。如本图所示，数据收集系统10具有数据收集装置200和多台传感器模块100。

数据收集装置200与各传感器模块100通过数据信号线、电源供给线而以总线型拓扑进行连接。因此，无需对每个传感器模块100独立地进行配线，因此即使传感器模块100数量多，也能够减轻配线的繁琐程度。

另外，数据收集装置200和传感器模块100通过切换控制线连接。切换控制线包含时钟信号线、使能信号线。时钟信号线通过总线型拓扑进行连接，使能信号线以环路形状连接或者串级连接(参照图2)。因此，传感器模块100对应于使能信号线而进行多级连接。

各传感器模块100具有传感器部110和信号切换部120。传感器部110从数据收集装置接受电源的供给，对温度、电压、磁力等物理量进行测定，作为规定范围的模拟数据进行输出。各传感器模块100的传感器部110只要数据输出的接口相同即可，各传感器模块100的测定对象不必相同。

信号切换部120经由电源供给线而从数据收集装置200接受电源的供给，将由传感器部110输出的数据经由数据信号线输出至数据收集装置200。各传感器模块100的信号切换部120经由切换控制线而从数据收集装置200接收切换控制信号，从而依次进行动作。由此，数据收集装置200能够依次取得来自各传感器模块100的数据。

图2是表示传感器模块100和数据收集装置200的具体结构例的框图。如本图所示，传感器模块100的信号切换部120具有带有禁止功能的放大器121和D型触发器122。另外，数据收集装置200具有：时钟输出部201、使能信号输出部202、计数器203、使能信号输入部204、传感器信号输入部205、传感器管理表206、以及电源供给部210。

在信号切换部120中，D型触发器122的Q输出反转输入至带有禁止功能的放大器121的禁止端子，并且通过使能信号线成为下一级的信号切换部120的D输入。其中，初级的传感器模块100的D输入是通过使能信号线而输入的使能信号输出部202的输出信号，最末级的传感器模块100的Q输出通过使能信号线而输入至使能信号输入部204。

来自时钟输出部201的时钟通过时钟信号线而输入至各D型触发器122的时钟端子CLK。因此，多级连接的传感器模块100的D型触发器122形成移位寄存器，该移位寄存器使得从使能信号输出部202输出的使能信号按照时钟输出部201的每个时钟而向下一级进行移位。此外，只要是由各传感器模块100形成移位寄存器，则也可以使用D型触发器122以外的电路而构成。

带有禁止功能的放大器121在禁止状态下的输出成为高阻抗，在使能状态下对传感器部110所输出的模拟数据进行放大而输出至数据信号线。即，仅在从上一级发送来使能信号时，将传感器部110的输出数据发送至数据收集装置200。将此时的传感器模块100称为使能状态。

但是，也可以使用通常的放大器和输出开关，以取代带有禁止功能的放大器121，通过D型触发器122的Q输出而对输出开关的通断进行切换。

在数据收集装置200中，时钟输出部201以预定的周期输出时钟。还可以输出与通常相比为高速的时钟，或者将时钟停止。

使能信号输出部202按照与传感器模块100的级数量的时钟数相比大于或等于该时钟数的间隔而输出使能信号(H)。因此，多个传感器模块100不会同时成为使能状态。

计数器203对时钟数进行计数。计数器203在由使能信号输出部202输出使能信号(H)时进行重置。由此，能够将计数器203的计数值和成为使能状态的传感器模块100进行关联。

使能信号输入部204输入由最末级的传感器模块100所输出的使能信号。由此，能够确认使能信号在全部的传感器模块100中进行了移位。另外，能够通过参照在使能信号输入部204输入使能信号时的计数器203的计数值，从而确认传感器模块100的数量。但是，使能信号输入部204也可以省去。

传感器信号输入部205输入从传感器模块100输出的数据，进行数字变换。通过参照计数器203的计数值，能够确定是来自哪个传感器模块100的数据。此外，也可以在传感器模块100侧进行数字变换。

传感器管理表206将由传感器信号输入部205输入的数据与计数值相关联地进行记录。也可以对传感器部110的属性等进行记录。并且，在存在故障的传感器模块100、无需测定的传感器模块100等的情况下，也可以对与该传感器模块100相对应的计数值进行记录。在该情况下，在计数器203计数得出该计数值时，通过高速地发送时钟，能够缩短数据收集所耗费的时间。

在上述结构的数据收集系统10中，能够按照如图3所示的流程进行数据收集。即，如果成为数据收集的定时，则进行各传感器模块100的D型触发器122的初始化(S101)。此外，数据收集的定时能够设为连续、每隔规定间隔、基于用户指示等。

关于D型触发器122的初始化，只要将使能信号输出部202的输出保持为L的状态，并输出大于或等于传感器模块100的个数的时钟即可。此时，为了缩短处理时间，优选与通常相比高速地发送时钟。或者，也可以另外设置重置信号线，一齐对D型触发器122进行初始化。

然后，将使能信号输出部202的输出设为H，输出使能信号(S102)。由此，计数器203被重置。如果在使能信号输出部202的输出为H的状态下输出时钟(S103)，则计数器203的计数值增加，并且初级的传感器模块100成为使能状态，将传感器部110的数据进行输出。因此，将输入至传感器信号输入部205的数据与计数值相关联地记录于传感器管理表206(S104)。

随后，将使能信号输出部202的输出设为L(S 105)，输出时钟(S106)。由此，由于计数器203的计数值增加，并且传感器模块100依序成为使能状态，因此将输入至传感器信号输入部205的数据与计数值相关联地记录于传感器管理表206(S107)。此外，关于时钟的周期，能够任意地确定适于数据收集系统10的周期。

输出时钟(S106)，反复进行记录输入数据的处理(S107)，直至使能信号输入部204输入使能信号(S108)。此外，也可以设为直至计数器203的计数值达到传感器模块100的数量为止反复进行上述处理。

通过该流程，能够从全部的传感器模块100依次收集数据。如上所述，既可以在本图所示的数据收集处理的结束之后立即连续地进行下一次数据收集处理，也可以隔开规定或者不确定的间隔而进行下一次数据收集处理。

通常，带有禁止功能的放大器121在禁止状态下成为省电模式，因此本实施方式的数据收集系统10无论是否通过总线型连接而向传感器模块100供给电源，都能够防止消耗电力的增加。

为了实现进一步的省电，如图4所示，也可以在传感器部110的电源供给线设置开关111，与带有禁止功能的放大器121相同地，通过使能信号对通断进行切换。在该情况下，传感器部110仅在使能状态时进行动作。传感器信号输入部205设为在传感器部110的状态稳定的阶段对输出数据进行记录。

另外，如图5所示，通过将多个传感器模块100进行单元化，构成传感器模块单元300，从而能够容易地进行大量的传感器部110的处理。在该情况下，由于无需进行传感器模块单元300内的各传感器模块100间的配线，因此基本的结构相同，能够进一步地减轻配线的繁琐程度。

此外，以上的说明仅以本发明的说明及例示为目的示出了特定的优选的实施例。因此本发明不限定于上述实施例，在不脱离其本质的范围内包含更多的变更、变形。此外，本申请基于2014年12月17日申请的日本专利申请(日本特愿2014-254629号)，并通过引用而引入其整体。另外，作为整体而引入在此引用的全部的参照内容。

标号的说明

10…数据收集系统，100…传感器模块，110…传感器部，111…开关，120…信号切换部，121…带有禁止功能的放大器，122…D型触发器，200…数据收集装置，201…时钟输出部，202…使能信号输出部，203…计数器，204…使能信号输入部，205传感器信号输入部，206…传感器管理表，210电源供给部，300…传感器模块单元

Claims (5)

1.一种数据收集系统，其具有数据收集装置和多个传感器模块，其中，每个传感器模块具备传感器部并被配置为将测定的物理量输出为规定范围的模拟数据,该数据收集系统的特征在于，

所述数据收集装置具有：

电源供给部，其向各传感器模块供给电源；

时钟输出部，其将时钟输出至各传感器模块；

使能信号输出部，其按照与所述传感器模块的个数的量的时钟数相比大于或等于该时钟数的间隔，将使能信号输出至规定的传感器模块；

计数器，其对所述时钟数进行计数；以及

传感器信号输入部，其经由总线而输入由所述传感器模块输出的数据，对其进行数字变换并将该数据与计数值相关联地进行记录，

所述数据收集装置与各传感器模块通过数据信号线以及电源供给线而以总线型拓扑进行连接，

所述传感器模块，以所述时钟为触发，作为将所述使能信号发送至下一级传感器模块的移位寄存器而发挥功能，

所述传感器模块仅在发送来使能信号的情况下，将所述传感器部的输出数据经由所述总线而输出至所述传感器信号输入部。

2.根据权利要求1所述的数据收集系统，其特征在于，

所述传感器模块具有放大器，该放大器通过所述使能信号而对使能/禁止进行切换。

3.根据权利要求1所述的数据收集系统，其特征在于，

所述传感器模块具有开关，该开关通过所述使能信号而对向所述传感器部的供电进行切换。

4.根据权利要求1或2所述的数据收集系统，其特征在于，

所述数据收集装置，

对与无需数据输入的传感器模块相对应的计数值进行记录，在计数得出该计数值时使所述时钟的间隔变短。

5.根据权利要求1或2所述的数据收集系统，其特征在于，

所述计数器在所述使能信号的输出时将计数值重置。

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