CN110471377A - 一种分布式高精度数据采集方法及系统 - Google Patents

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叶国华
邹少林
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Abstract

本发明实施例公开了一种分布式高精度数据采集方法及系统，系统与上位机系统连接，系统包括数据采集装置、传感器、智能控制器、数据切换装置及数据传输装置；智能控制器将数据采集装置采集的数据发送给上位机系统；数据采集装置获取传感器采集的信息数据，对信息数据进行处理后发送至智能控制器；数据切换装置在智能控制器控制下，将智能控制器选定的传感器的数据发送至数据采集装置，并将数据采集装置采集的数据发送智能控制器；数据传输装置用于实现智能控制器与上位机系统间通信。本发明解决同一批次检定任务中，不同通道设备类型或接口不同的情况，可同时采集数据的问题，提高数据采集的智能化程度。

Description

一种分布式高精度数据采集方法及系统
技术领域
本发明涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种分布式高精度数据采集方法及系统。
背景技术
目前国内大多采用低端的温度巡检仪，也有些单位针对自己的项目专门研制准确度比较高的巡检仪，但都或多或少的都存在各种问题。传统的温湿度采集设备无法针对不同类型、品牌规格的传感器进行数据采集器，检定不同的传感器必须针对性的更换采集设备；传统的温湿度采集设备没有专业的数据采集概念，通信协议及采集算法上仅能实现功能，与国家相关标准、国家校准规范或国际标准进行数据处理要求存在较大差距，无法满足国防、人防及卫生等领域的计量检定要求；传统的温湿度采集设备存在接线繁琐、专业性要求高等特点，智能化、自动化程度低，工作效率不高，单次计量任务涉及多种传感器时，得配套多个数据采集器；传统的温湿度采集设备未设置保护电路，无防雷、防误接保护装置。
因此现有技术还有待于进一步发展。
发明内容
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种分布式高精度数据采集方法及系统，能够解决现有技术中的温湿度采集设备数据采集效率低，自动化程度低的技术问题。
本发明实施例的第一方面提供一种分布式高精度数据采集系统，所述系统与所述上位机系统连接，所述系统包括数据采集装置、传感器、智能控制器、数据切换装置及数据传输装置；
所述智能控制器连接数据采集装置，将数据采集装置采集的数据发送给上位机系统；
所述数据采集装置连接有至少一个传感器，获取传感器采集的信息数据，对信息数据进行处理后发送至智能控制器；
所述数据切换装置分别与所述数据采集装置、所述传感器、所述智能控制器连接，在智能控制器控制下，将智能控制器选定的传感器的数据发送至数据采集装置，并将数据采集装置采集的数据发送智能控制器；
所述数据传输装置分别与所述智能控制器、所述上位机系统连接，实现智能控制器与上位机系统间通信。
可选地，所述系统还包括保护装置，所述保护装置与所述智能控制器连接，所述保护装置与当新的待测设备接入系统后，对系统进行保护。
可选地，所述传感器包括模拟量传感器、热电偶传感器、热电阻传感器和串行数据传感器。
可选地，所述系统还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述智能控制器连接，所述人机交互界面获取预设的采集计划，并将采集计划发送至智能控制器。
可选地，所述系统还包括计量标准器，所述计量标准器与所述数据传输装置、数据采集装置连接，在所述系统与所述上位机系统断开连接时，根据计量标准器对数据进行离线采集。
可选地，所述数据采集装置与所述传感器采用标准通信协议进行通信。
可选地，所述智能控制器为PLC控制器。
可选地，所述计量标准器还计量标准器还与所述传感器连接，根据计量标准器对所述传感器进行检定，数据采集装置采集检定后的传感器的信号数据发送至智能控制器。
本发明实施例第二方面提供了一种基于上述分布式高精度数据采集系统的分布式高精度数据采集方法，所述方法包括：
数据切换装置获取智能控制器的控制指令，获取智能控制器选定的传感器，选定的传感器采集信息数据后，将信息数据发送至数据采集装置；
数据采集装置对获取的信息数据处理后发送至智能控制器；
智能控制器将数据采集装置发送的信息数据通过数据传输装置发送至上位机系统。
本发明实施例第三方面提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，可使得所述一个或多个处理器执行上述的分布式高精度数据采集方法。
本发明实施例提供的技术方案中，提出了一种分布式高精度数据采集方法及系统，系统与上位机系统连接，系统包括数据采集装置、传感器、智能控制器、数据切换装置及数据传输装置；智能控制器将数据采集装置采集的数据发送给上位机系统；数据采集装置获取传感器采集的信息数据，对信息数据进行处理后发送至智能控制器；数据切换装置在智能控制器控制下，将智能控制器选定的传感器的数据发送至数据采集装置，并将数据采集装置采集的数据发送智能控制器；数据传输装置用于实现智能控制器与上位机系统间通信。因此相对于现有技术，本发明实施例解决了同一批次检定任务中，不同通道设备类型或接口不同的情况，可同时采集数据的问题，提高数据采集的智能化程度。
附图说明
图1为本发明实施例中一种分布式高精度数据采集系统的一实施例的硬件结构示意图；
图2为本发明实施例中一种分布式高精度数据采集系统的采集方法的另一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的数据采集系统中无法针对不同类型、品牌规格的传感器进行数据采集、检定不同的传感器必须针对性的更换设备。针对传统数据采集系统存在的诸多问题，我们充分吸收软化在国防信息化建设中的成功经验，采用专业PLC、DCS控制系统设计理念，研制的分布式高精度数据采集模块箱，在功能实现上可满足模拟量、热电偶、热电阻及串行数据等各类传感器的数据采集，通道数据也可根据实际需要自定义配置，各通道数据采集根据数据采集规程自动追加和匹配，不需要修改硬件程序即可实现，传感器接好后，只需要在上位系统软件上修改通道参数，即可快速完成通道匹配，智能化程度明显提升，烧通道的情况不复出现。
以下结合附图对本发明实施例进一步的介绍。
请参阅图1，图1为本发明实施例中一种分布式高精度数据采集系统的一个实施例的硬件结构示意图。采集系统用于国防工程、人防工程、综合管廊、城市应急等项目。如图1所示，系统10与所述上位机系统20连接，所述系统10包括数据采集装置101、传感器102、智能控制器103、数据切换装置104及数据传输装置105；
所述智能控制器连接数据采集装置，将数据采集装置采集的数据发送给上位机系统；
所述数据采集装置连接有至少一个传感器，获取传感器采集的信息数据，对信息数据进行处理后发送至智能控制器；
所述数据切换装置分别与所述数据采集装置、所述传感器、所述智能控制器连接，在智能控制器控制下，将智能控制器选定的传感器的数据发送至数据采集装置，并将数据采集装置采集的数据发送智能控制器；
所述数据传输装置分别与所述智能控制器、所述上位机系统连接，实现智能控制器与上位机系统间通信。
具体实施时，本发明实施例的分布式高精度数据采集系统用于在国防、人防及医疗卫生领域的武器装备、物资器材及医疗器械贮存环境的温湿度传感器计量检定，为了更好适应可种温湿度监测装置的计量检定，系统中设置各种各样的传感器。传感器用于对环境的模拟量、热电偶、热电阻及串行数据等环境参数进行采集，每个参数对应的传感器。因此传感器包括但不限于模拟量传感器、热电偶传感器、热电阻传感器和串行数据传感器。每一传感器对应一个通道。通道数据还可根据实际需要自定义配置，各通道对应一个数据采集装置，一个数据采集装置可对应若干个传感器，当需要通过采集新的通道数据时，可根据数据采集规程自动追加和匹配，不需要修改硬件程序即可实现。传感器接好后，智能控制器通过数据传输装置，获取上位机系统软件上的通道参数的修改，从而对数据采集装置进行配置，完成通道匹配，数据采集装置对对应的传感器采集传感器信号。
数据传输模块为传输总线，优选的传输总线为RS485总线，智能控制器通过RS485总线与上位机系统的信息的传输方式包括但限于wifi，Bluetooh,ZigBee或tcp/ip中的一种。
数据切换装置分别与所述数据采集装置、所述传感器、所述智能控制器连接，在智能控制器控制下，将智能控制器选定的传感器的数据发送至数据采集装置，并将数据采集装置采集的数据发送智能控制器，解决同一批次检定任务中，不同通道设备类型或接口不同的情况，可同时采集数据的问题。
进一步的实施例中，系统还包括保护装置，所述保护装置与所述智能控制器连接，所述保护装置与当新的待测设备接入系统后，对系统进行保护。
具体地，系统包括保护装置，保护装置可通过保护电路进行实现，保护电路防止有新的待检测的设备接入时，数据采集器与智能控制器的数据通道被烧毁，实现对系统的保护。其中保护电路为现有技术的防短路的保护电路，此处不再赘述。
优选地，系统还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述智能控制器连接，所述人机交互界面获取预设的采集计划，并将采集计划发送至智能控制器。
具体地，人机交互界面为可接收用户指令的控制屏，控制屏选用LED屏，人机交互界面与智能控制器连接，人机交互界面可以用户在控制屏上的操作来获取用户预设的数据采集计划，并将数据采集计划发送至智能控制器，智能控制器控制数据采集装置实现对应的数据采集。通过自带控制屏，可预设采集计划，可实现数据采集无人值守。
优选地，系统还包括计量标准器106，所述计量标准器与所述数据传输装置、数据采集装置连接，在所述系统与所述上位机系统断开连接时，根据计量标准器对数据进行离线采集。
进一步地，计量标准器还与所述传感器连接，根据计量标准器对所述传感器进行检定，数据采集装置采集检定后的传感器的信号数据发送至智能控制器。
具体地，计量标准是计量标准器具的简称，是指准确度低于计量基准的，用于检定其它计量标准或工作计量器具。它把计量基准所复现的单位量值逐级的传递到工作计量器具以及将测量结果在允许的范围内溯源到国家计量基准的重要环节。在发明实施例中，计量标准器是根据国家温湿度计量检定规程要求配套的第三方用于作为计量标准器使用的通风干湿表、精密露点仪等设备，与待检温湿度传感器并行接入一种的分布式高精度数据采集系统中的。本发明实施例的系统支持标准器和待检设备同时接入，实现无上位软件支持情况下的离线数据采集和在线数据同步问题。本发明与环境试验箱、计量标准器自由组合可快速在不同的检定系统软件间切换，按不同的计量检定规程展开计量检定工作。
优选地，数据采集装置与所述传感器采用标准通信协议进行通信。
具体地，通过标准通信协议进行通信，从而与国家相关标准、国家校准规范或国际标准进行数据处理要求保持一致，满足国防、人防及卫生等领域的计量检定要求。
进一步地，智能控制器为PLC控制器。
具体实施时，PLC控制系统，Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。
由以上实施例可知，本发明提供了一种基于上述分布式高精度数据采集系统，该系统具有以下技术好处：
大大降低了用户成本投入，真正实现了一次投入多领域受益，用户只需要对上位计量软件进行配套即可共享一台数据采集设备；
由于采用PLC，而非单片机架构，用户的功能需求发生迭代或计量检定规程发生变化时，不需要对采集设备进行升级，只需要更新计量检定算法即可解决，避免了二次投入问题。
请参阅图2，图2为本发明实施例中一种基于上述分布式高精度数据采集系统的采集方法的一个实施例的流程示意图。如图2所示，包括：
步骤S100、数据切换装置获取智能控制器的控制指令，获取智能控制器选定的传感器，选定的传感器采集信息数据后，将信息数据发送至数据采集装置；
步骤S200、数据采集装置对获取的信息数据处理后发送至智能控制器；
步骤S300、智能控制器将数据采集装置发送的信息数据通过数据传输装置发送至上位机系统。
具体地，本发明实施例的分布式高精度数据采集系统用于在国防信息化中的信息采集，为了更好对环境参数进行采集，系统中设置各种各样的传感器。传感器用于对环境的模拟量、热电偶、热电阻及串行数据等环境参数进行采集，每个参数对应的传感器。因此传感器包括但不限于模拟量传感器、热电偶传感器、热电阻传感器和串行数据传感器。每一传感器对应一个通道。通道数据还可根据实际需要自定义配置，各通道对应一个数据采集装置，一个数据采集装置可对应若干个传感器，当需要通过采集新的通道数据时，可根据数据采集规程自动追加和匹配，不需要修改硬件程序即可实现。传感器接好后，智能控制器通过数据传输装置，获取上位机系统软件上的通道参数的修改，从而对数据采集装置进行配置，完成通道匹配，数据采集装置对对应的传感器采集传感器信号。
数据传输模块为传输总线，优选的传输总线为RS485总线，智能控制器通过RS485总线与上位机系统的信息的传输方式包括但限于wifi，Bluetooh,ZigBee或tcp/ip中的一种。
数据切换装置分别与所述数据采集装置、所述传感器、所述智能控制器连接，在智能控制器控制下，将智能控制器选定的传感器的数据发送至数据采集装置，并将数据采集装置采集的数据发送智能控制器，解决同一批次检定任务中，不同通道设备类型或接口不同的情况，可同时采集数据的问题。
本发明实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，执行以上描述的图2中的方法步骤S100至步骤S300。
作为示例，非易失性存储介质能够包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦ROM(EEPROM)或闪速存储器。易失性存储器能够包括作为外部高速缓存存储器的随机存取存储器(RAM)。通过说明并非限制，RAM可以以诸如同步RAM(SRAM)、动态RAM、(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、Synchlink DRAM(SLDRAM)以及直接Rambus(兰巴斯)RAM(DRRAM)之类的许多形式得到。本文中所描述的操作环境的所公开的存储器组件或存储器旨在包括这些和/或任何其他适合类型的存储器中的一个或多个。
以除了其他之外，诸如"能够'、"能"、"可能"或"可以"之类的条件语言除非另外具体地陈述或者在如所使用的上下文内以其他方式理解，否则一般地旨在传达特定实施方式能包括(然而其他实施方式不包括)特定特征、元件和/或操作。因此，这样的条件语言一般地不旨在暗示特征、元件和/或操作对于一个或多个实施方式无论如何都是需要的或者一个或多个实施方式必须包括用于在有或没有学生输入或提示的情况下判定这些特征、元件和/或操作是否被包括或者将在任何特定实施方式中被执行的逻辑。
已经在本文中在本说明书和附图中描述的内容包括能够提供分布式高精度数据采集方法及控制系统的示例。当然，不能够出于描述本公开的各种特征的目的来描述元件和/或方法的每个可以想象的组合，但是可以认识到，所公开的特征的许多另外的组合和置换是可能的。因此，显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下能够对本公开做出各种修改。此外，或在替代方案中，本公开的其他实施例从对本说明书和附图的考虑以及如本文中所呈现的本公开的实践中可能是显而易见的。意图是，本说明书和附图中所提出的示例在所有方面被认为是说明性的而非限制性的。尽管在本文中采用了特定术语，但是它们在通用和描述性意义上被使用并且不用于限制的目的。

Claims (10)

1.一种分布式高精度数据采集系统，其特征在于，所述系统与所述上位机系统连接，所述系统包括数据采集装置、传感器、智能控制器、数据切换装置及数据传输装置；
所述智能控制器连接数据采集装置，将数据采集装置采集的数据发送给上位机系统；
所述数据采集装置连接有至少一个传感器，获取传感器采集的信息数据，对信息数据进行处理后发送至智能控制器；
所述数据切换装置分别与所述数据采集装置、所述传感器、所述智能控制器连接，在智能控制器控制下，将智能控制器选定的传感器的数据发送至数据采集装置，并将数据采集装置采集的数据发送智能控制器；
所述数据传输装置分别与所述智能控制器、所述上位机系统连接，实现智能控制器与上位机系统间通信。
2.根据权利要求1所述的分布式高精度数据采集系统，其特征在于，所述系统还包括保护装置，所述保护装置与所述智能控制器连接，所述保护装置与当新的待测设备接入系统后，对系统进行保护。
3.根据权利要求1所述的分布式高精度数据采集系统，其特征在于，所述传感器包括模拟量传感器、热电偶传感器、热电阻传感器和串行数据传感器。
4.根据权利要求1所述的分布式高精度数据采集系统，其特征在于，所述系统还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述智能控制器连接，所述人机交互界面获取预设的采集计划，并将采集计划发送至智能控制器。
5.根据权利要求1所述的分布式高精度数据采集系统，其特征在于，所述系统还包括计量标准器，所述计量标准器与所述数据传输装置、数据采集装置连接，在所述系统与所述上位机系统断开连接时，根据计量标准器对数据进行离线采集。
6.根据权利要求1所述的分布式高精度数据采集系统，其特征在于，所述数据采集装置与所述传感器采用标准通信协议进行通信。
7.根据权利要求1所述的分布式高精度数据采集系统，其特征在于，所述智能控制器为PLC控制器。
8.根据权利要5所述的分布式高精度数据采集系统，其特征在于，所述计量标准器还与所述传感器连接，根据计量标准器对所述传感器进行检定，数据采集装置采集检定后的传感器的信号数据发送至智能控制器。
9.一种根据权利要求1所述的分布式高精度数据采集系统的采集方法，其特征在于，所述方法包括：
数据切换装置获取智能控制器的控制指令，获取智能控制器选定的传感器，选定的传感器采集信息数据后，将信息数据发送至数据采集装置；
数据采集装置对获取的信息数据处理后发送至智能控制器；
智能控制器将数据采集装置发送的信息数据通过数据传输装置发送至上位机系统。
10.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，可使得所述一个或多个处理器执行权利要求9所述的分布式高精度数据采集系统的采集方法。
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