CN1928571B - 一种交流电压采集的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交流电压采集的方法和系统，用于对电源的输入进行监控，所述的方法包括：在系统上电工作时，先关断交流电压的输入，采集整个系统的零点偏移量，作为交流电路采集的零点；对所述的交流电压进行采集；根据校正系数对采集到的数据进行校正；将校正后的数据进行处理；其中，设置所述的校正系数的方法为：E1、假设校正系数K1成立，根据实际电压值V实、采集值V采计算出转换系数I，所述转换系数I＝V实/V采；E2、判断转换系数I是否等于1，如果否，则根据转换系数I和校正系数K1计算转换率R＝K1×I，再根据转换率R和转换系数I计算校正系数K＝R/I，其中I＝1；如果是，则假设的K1值成立，校正系数K＝K1；如果是，则假设的K1值成立，校正系数K＝K1；E3、设置校正系数K的值。所述的系统包括交流信号变换模块，模数转换模块，数据处理模块和还包括防护及控制模块，所述的防护及控制模块采集整个系统的零点偏移量，用于获取采集的零点。利用本发明能保障数据采集的精度和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电源监控领域，尤其涉及一种交流电压采集的方法和系统。
背景技术
在电信增值业务及集成服务提供商的机房中，有承载业务的服务器、小型机、工作站等非常昂贵的设备，这些设备承载的业务及存放的数据非常重要，短时间的瘫机或局部的数据丢失都会造成恶性事故，给运营商带来不可估量的损失。
作为这些交流设备运作的基本原动力，这些设备对交流电源输入的可靠性要求是很高的，由于电源输入到设备是通过线缆连接的，而且输入的交流电源都是通过市电网提供的，在这样的情况下将不可避免会出现因为线缆的接触不良以及器件损坏而导致无法为设备供电，以及因为电网的波动而导致设备工作异常等，在这种情况下，需要在故障发生的前期就能进行预警，而且在故障发生后快速的响应故障，对故障进行定位和排除。这些都要求对电源的输入进行可靠的监控。电源的监控是一个模拟量采集的过程，而高精度的采集将是对电源的监控提供更为可靠的依据。如何对交流电压进行高精度采集是业内研究的问题和技术。
如图1所示，是现有技术进行电压采集的实现方框图，经过不同扎数比的线圈进行适当的降压后，搭建精密整流电路或使用专业芯片将输入的交流电压整流为直流电压，而输入到A/D转换模块(模数转换模块)进行模数转换后送到MCU(微程序控制器)处理。现有技术在上电时将直接采集数据进行了处理，并没有对交流输入如果不存在时检测电路所存在的直流分量进行处理，所以此时采集出来的数据将包含检测电路存在的一个直流分量数值，使得采集精度不够高。
如图2所示，是现有技术对交流电压进行采集的过程，现有技术是对从A/D(模数转换模块)读取的采集数据直接进行处理，在数据的采集中没有考虑到硬件损耗带来的数据采集的误差，没有对采集的数据进行校正。数据采集时，通过读取A/D转换的数值，对读取的数据进行判断是否读取正确，如果数据读取错误，重新读取，如果数据读取正确，进行数据处理，处理完成，等待第二次数据读取。现有技术采集数据没有进行校正，只对读取的数据进行简单的判断是否正确，对采集数据的误差没有做处理，数据采集的准确性不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交流电压采集的方法和系统，用于解决现有技术中数据采集的采集精度和准确性不高的问题。
本发明是这样实现的，本发明提供一种交流电压采集的方法，用于对电源的输入进行监控，包括：
在系统上电工作时，先关断交流电压的输入，采集整个系统的零点偏移量，作为交流电路采集的零点；
对所述的交流电压进行采集；
根据校正系数对采集到的数据进行校正；
将校正后的数据进行处理；
其中，设置所述的校正系数的方法为：
E1、假设校正系数K1成立，根据实际电压值V实、采集值V采计算出转换系数I，所述转换系数I＝V实/V采；
E2、判断转换系数I是否等于1，如果否，则根据转换系数I和校正系数K1计算转换率R＝K1×I，再根据转换率R和转换系数I计算校正系数K＝R/I，其中I＝1；如果是，则假设的K1值成立，校正系数K＝K1；
E3、设置校正系数K的值。
本发明还提供一种交流电压采集的系统，包括交流信号变换模块，模数转换模块，数据处理模块，所述的交流信号转换模块用于对输入的高压交流信号进行处理，得到符合输入到模数转换模块的直流信号，所述的模数转换模块实现模拟信号到数字信号的转换，所述的数据处理模块用于对所述的数字信号进行处理后得到对应的交流电压值，还包括防护及控制模块，所述的防护及控制模块采集整个系统的零点偏移量，用于获取采集的零点。
所述的防护及控制模块包括防护电路和控制模块，所述的防护电路包括保险管和瞬态抑制二极管；所述的控制模块由电子开关组成，交流信号输入经过防护电路后，连接到电子开关，通过控制信号对电子开关的控制实现对交流信号的开通及关断。
还包括存储设备，所述的存储设备用于存储对采集数据进行校正的校正系数。
在采集电压的输入接口接入一个基准电压，其值可以用万用表测量。
本发明通过控制电路对上电后的监控电路进行控制，并采集监控电路的直流分量，并记录此直流分量的值，以此来作为采集的零点，从而保证采集的精度。
本发明通过对采集的数据进行校正，使采集的数据准确性和可靠性更高。通过对采集数据进行校正，规避采集数据的误差，提高数据采集的准确性。通过在线更新校正系数，更新的校正系数存储到存储设备中，在每一次数据采集时进行数据校正，保障数据采集的准确性。
附图说明
图1为现有技术进行电压采集的实现方框图；
图2为现有技术对交流电压进行采集的流程图；
图3为本发明进行电压采集的实现方框图；
图4为本发明系统的示意图；
图5为本发明对交流电压进行采集的流程图；
图6为本发明中校正系数的获取流程图。
具体实施方式
如图3所示，本发明在监控电路中添加了防护电路和控制电路，在电路上电的过程对监控电路进行采集，并记录当前采集的数值，以此数值作为交流电压电路采集的零点，本发明屏蔽了交流电压的输入，而先采集监控电路所存在的直流分量，并以此数据作为交流电压采集的零点，这保证了交流电压输入到A/D转换模块的参考零点和采集零点为同一个零点，确保了采集数据的精度，使得采集出来的数据精度更高，更能直接反应出输入交流电压的数值。本发明对采集上来的数据进行校正，保证数据的准确性，使采集误差降到最低。
如图4所示，本发明提供一种交流电压采集的系统，包括防护及控制模块，交流信号变换模块，A/D转换模块，数据处理模块。
所述的防护及控制模块主要是由防护电路和控制模块组成，防护电路包括了保险管以及TVS管(瞬态抑制二极管)等，控制模块主要由电子开关组成，交流信号输入经过防护电路后，连接到电子开关，通过控制信号对电子开关的控制实现对交流信号的开通及关断，在系统上电工作时，先关断交流信号的输入，并采集整个系统的零点偏移量，以此来达到获取采集零点的目的，每一次系统的重新启动都将执行一次零点偏移量的采集，保证对系统采集误差的校正更精确。交流信号转换模块主要有电流互感器和AC/DC(交流信号转直流信号)转换部分，电流互感器主要是实现对高压交流信号到低压交流信号的转换，电流互感器的输出是一个低压(0～5V)的小交流信号，AC/DC变换主要是实现小交流信号到直流信号的转换，整个的变换过程主要是对输入的高压交流信号进行处理，得到一个符合输入到A/D转换模块的直流信号。A/D转换模块实现模拟信号到数字信号的转换，数字信号通过I2C通信通道输入MCU，MCU根据输入的数据进行处理后和转化后得到对应的交流电压值。
本发明通过引入校正系数，对采集数据的误差进行校正，以此来提高数据采集的精度。
校正系数的获得方式，在采集电压的输入接口接入一个基准电压(基准电压值的获取可以使用万用表测量值替代)，对基准电压进行数据采集，将采集的数据输入到CPU，CPU根据输入的数据以及输入的基准电压进行对比，获取到校正系数，并存储在存储设备中。
本发明还能在线更新校正系数，更新的校正系数存储到存储设备中，在每一次数据采集时进行数据校正，保障数据采集的准确性。
如图5，示出了本发明的采集交流电压的方法的实现流程：
S1、确认是否需要更新校正系数，如果需要更新校正系数，则进行步骤S2；如果不需要更新校正系数，则直接进行步骤S3；这里判断的条件是人为来判断，如果认为在测量过程中测量到的电压值和基准(或者使用万用表测量的电压值)误差超标，则进行校正系数更新。
S2、设置校正系数，并保存到存储设备中；
S3、进行交流电压数据采集，判断采集数据是否正确，即采集数值是否在采集的范围内，如果错误，重新进行步骤S3；如果正确，进行步骤S4；
S4、从存储设备中读取校正系数，对数据进行校正，并把校正后的数据进行处理，将处理结果上报给网管，退出采集过程，等待第二轮数据采集。
本发明对校正系数的获得是假设法求得，算法如下：
实际电压值：V实
采集电压值：V采
校正系数：K
转换率：R
转换系数：I
V实＝V采×I
R＝K×I
例：假设输入电压为220V(可以通过万用表测量)，校正系数为2，实际采集到的电压值为110V，则根据公式：
V实＝V采×I
I＝V实/V采＝220/110＝2
R＝K×I＝2×2＝4
因为采集系统的转换率是固定的，所以在理想状态下V实＝V采得到I应该为1，根据公式：
R＝K×I
K＝R/I＝4/1＝4
所以假设校正系数为2是不成立的，校正系数应该为4。
如图6，示出了校正系数的获取流程：
S21、假设校正系数K1成立，根据实际电压值V实、采集值V采计算出转换系数；
S22、判断转换系数是否等于1，如果否，则根据转换系数和校正系数计算转换率R＝K×I，再根据转换率和转换系数计算校正系数K＝R/I，其中I＝1；如果是，则假设的K1值成立，校正系数K＝K1；
S23、设置校正系数K的值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种交流电压采集的方法，用于对电源的输入进行监控，其特征在于，包括：
在系统上电工作时，先关断交流电压的输入，采集整个系统的零点偏移量，作为交流电路采集的零点；
对所述的交流电压进行采集；
根据校正系数对采集到的数据进行校正；
将校正后的数据进行处理；
其中，设置所述的校正系数的方法为：
E1、假设校正系数K1成立，根据实际电压值V实、采集值V采计算出转换系数I，所述转换系数I＝V实/V采；
E2、判断转换系数I是否等于1，如果否，则根据转换系数I和校正系数K1计算转换率R＝K1×I，再根据转换率R和转换系数I计算校正系数K＝R/I，其中I＝1；如果是，则假设的K1值成立，校正系数K＝K1；
E3、设置校正系数K的值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的对所述的交流电压进行采集之前还包括：更新所述的校正系数。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的校正系数设置后存储在存储设备中。
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