CN201035741Y - 一种分布式数据采集仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种数据采集设备，特别是适用于桥梁、大坝等大型结构监测的分布式数据采集仪，包括计算机、智能控制模块、数据采集模块和传感器；所述智能控制模块通过总线连接一个或多个数据采集模块，在所述计算机的控制下控制数据采集模块进行数据采集，并将从所述数据采集模块接收到的数据发送给所述计算机；所述数据采集模块连接有至少一个传感器，并对所述传感器的数据信息进行采集，随后将采集数据发送到所述智能控制模块。本实用新型所述智能控制模块将接收到的计算机发出的控制命令数据进行解析，通过总线分别向各数据采集模块发送控制命令，使数据采集模块同时并行工作，实现数据的快速采集。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种数据采集设备，特别是一种适用于桥梁、大坝等大型结构监测的分布式数据采集仪。
背景技术
在桥梁、大坝等大型工程结构的监测中，传统的方法是采用人工进行数据的测量、记录和处理。由于人工监测方式测量速度慢，耗时长，难以实现多点的同时监测，无法保证各测点工作状态的一致性。例如8:00与10:00测的数据由于温度的影响造成状态不一致，再加上测点位置的不同，在处理时就较难消除温度的影响，数据的处理就变得比较复杂。而且数据在测量、记录、处理过程中也难免引入人为的误差甚至错误。
实用新型内容
本实用新型克服了上述缺点，提供了一种监测速度快、精度高、数据处理方便的分布式数据采集仪。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种分布式数据采集仪，包括计算机、智能控制模块、数据采集模块和传感器；
所述智能控制模块通过总线连接多个数据采集模块，在所述计算机的控制下控制数据采集模块进行数据采集，并将从所述数据采集模块接收到的数据发送给所述计算机；
所述数据采集模块连接有至少一个传感器，并激励所述传感器，对所述传感器的输出信号进行处理，获取传感器信息数据，随后将采集数据发送到所述智能控制模块。
所述智能控制模块可包括微处理单元和分别与所述微处理单元相连的第一接口单元、第二接口单元、数据存储单元以及日历时钟单元，所述第一接口单元和第二接口单元分别连接所述数据采集模块和计算机。
所述智能控制模块还可包括一个用于给所述智能控制模块中的各单元提供工作电源的稳压电路。
所述智能控制模块还可包括电源电压检测单元，所述电源电压检测单元的输入端与所述稳压电路的输入相连，输出端将电压检测信号输出到所述微处理单元中。
所述微处理模块可包括ARM及其外围电路，所述第二接口单元可为RS-232通信接口单元。
所述数据采集模块可包括微处理单元和分别与所述微处理单元相连的接口单元、数据存储单元、激励信号发生单元、信号处理单元以及通道切换单元，所述接口单元用于与所述智能控制模块相连，所述激励信号发生单元和信号处理单元还同时连接所述通道切换单元。
所述数据采集模块还可包括第一稳压电路、第二稳压电路和电源管理单元，所述第一稳压电路给所述微处理单元、接口单元、数据存储单元和电源管理单元提供工作电源，所述电源管理单元用于检测电源输入的电压值和控制第二稳压电路输入的通断，输入端与所述第一稳压电路的输入端相连，检测输出端连接所述微处理单元，所述第二稳压电路的输入端与所述电源管理单元的控制输出端相连，输出端给所述激励信号发生单元、信号处理单元和通道切换单元提供工作电能。
所述数据采集模块还可包括一个与所述微处理单元相连的日历时钟单元，所述微处理单元包括单片机及其外围电路。
所述智能控制模块中的第一接口单元和所述数据采集模块中的接口单元都可为RS-485通信接口单元。
所述传感器可为振弦传感器。
本实用新型通过所述计算机向智能控制模块发出控制命令，所述智能控制模块将接收到的计算机的数据进行解析，根据解析结果进行相应操作。所述智能控制模块通过总线分别向各数据采集模块发送控制命令，让需要进行数据采集的数据采集模块同时并行工作，实现同步、快速的数据采集，保证各测点工作状态一致。而且，采用现代电子技术实现的智能检测，也很大程度地避免了人为误差，大大提高了采集数据的精度。此外，本实用新型采用现场总线组网，使测点布置相对分散的桥梁、大坝等大型结构的检测、监测变得方便；所述智能控制单元采用功能强大的ARM作为处理器，使所述智能控制单元处理速度更快、功能更强大；所述数据采集模块中的电源管理单元能够控制后级稳压电路输入的通断，从而在一定程度上降低功耗。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构原理图；
图2为本实用新型中智能控制模块的原理图；
图3为本实用新型中数据采集模块的原理图。
具体实施方式
如图1中所示，本实用新型主要由计算机1、智能控制模块2、数据采集模块3和传感器4构成，所述计算机1通过RS-232总线与所述智能控制模块2相连，智能控制模块2通过RS-485总线连接一个或多个数据采集模块3，所述数据采集模块3连接有一个或多个传感器4。所述传感器4采用振弦传感器。
所述智能控制模块2如图2中所示，包括微处理单元202和分别与所述微处理单元202相连的RS-485通信接口单元203、RS-232通信接口单元204、数据存储单元205以及日历时钟单元206，其中，所述微处理单元可由ARM(Advanced RISC Machines，一种16/32位嵌入式微处理器)及其外围电路实现。所述智能控制模块2中还包括一个稳压电路201，所述稳压电路201将输入的直流12V电压转换成适合ARM工作的1.8V、3.3V和适合其它各单元工作的5V电压。电源电压检测单元207的输入端与所述稳压电路201的输入相连，输出端将电压检测信号输出到所述微处理单元202中。所述ARM具有两个串行I/O口，分别与所述RS-232通信接口单元204相连完成232通信，与RS-485通信接口单元203相连完成485通信；所述ARM还通过另一I/O口与数据存储单元205相连，完成相关数据的存储；而所述日历时钟单元206为智能控制模块提供时间和定时信息，ARM通过I2C串行接口与日历时钟相连完成数据通信，通过一个外中断I/O与日历时钟芯片的中断输出引脚相连，响应定时信息。ARM带有内部A/D(模/数转换器)，利用带A/D功能I/O口与电压检测单元相连实现对电源的检测。所述智能控制模块2通过所述RS-485通信接口单元203和RS-232通信接口单元204分别与所述数据采集模块3和计算机1建立通信。
所述数据采集模块3如图3中所示，包括微处理单元303和分别与所述微处理单元303相连的RS-485通信接口单元302、数据存储单元305、激励信号发生单元309、信号处理单元306、通道切换单元307以及电源管理单元311，所述RS-485通信接口单元302用于与所述智能控制模块2中的RS-485通信接口单元203相连，通过一套完善的通信协议与所述智能控制模块之间实现485通信，所述激励信号发生单元309和信号处理单元306还同时连接所述通道切换单元307，所述通道切换单元307通过传感器接线端口308连接所述传感器4。其中，所述微处理单元303由单片机及其外围电路实现。所述数据采集模块中还包括两个稳压电路301、310和一个电源管理单元311，所述稳压电路301为单片机提供3.3V电压，为所述RS-485通信接口302单元和电源管理单元311、日历时钟单元304和数据存储器305提供5V电压。稳压电路310为激励信号发生单元309提供18V电压，为信号处理电路单元306提供±5V电压，为通道切换单元307提供5V电压。
所述电源管理单元用于检测电源输入的电压值和控制后级稳压电路2输入的通断，输入端与所述第一稳压电路的输入端相连，检测输出端连接所述微处理单元，所述第二稳压电路的输入端与所述电源管理单元的控制输出端相连。在进行数据采集和传感器自检时由单片机通过I/O口控制所述电源管理单元311进行导通，为激励信号发生单元、信号处理单元和通道切换单元供电，采集或自检操作完毕后断开，以降低功耗。
基于上述结构，本实用新型的工作过程如下：所述计算机1向智能控制模块2发出控制命令，所述智能控制模块2将接收到的计算机1的数据进行解析，根据解析结果进行相应操作，具体操作包括控制所述数据采集模块3进行数据采集、预置或更改采集控制参数等操作。所述智能控制模块2通过RS-485总线分别向各数据采集模块3发送控制命令，让需要进行数据采集的数据采集模块3同时并行工作，实现数据的快速采集。
当所述数据采集单元3接收到数据采集命令后，先通过所述单片机控制电源管理单元311打开后级稳压电路310的输入，使后级电路上电工作；根据采集命令控制通道切换单元307打开被测传感器所对应的通道，随后单片机控制激励信号发生单元309产生激励信号输出到传感器4，传感器4产生微弱信号，所述传感器4输出的微弱信号进入信号处理电路单元306，经信号处理单元306放大、滤波、整形处理后输入到单片机相应的I/O口，由单片机对上述信号进行采集。在此通道采集完毕后，按采集命令的要求采集下个通道的数据，直到完成。采集完成后将采集数据及相关信息存储到数据存储器305中，并将采集数据及相关信息回传给智能控制模块2。所述智能控制模块2将接收到的采集数据及相关信息打包发送到计算机1，完成整个数据采集工作。
以上对本实用新型所提供的分布式数据采集仪进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种分布式数据采集仪，其特征在于：包括计算机、智能控制模块、数据采集模块和传感器；
所述智能控制模块通过总线连接一个或多个数据采集模块，在所述计算机的控制下控制数据采集模块进行数据采集，并将从所述数据采集模块接收到的数据发送给所述计算机；
所述数据采集模块连接有至少一个传感器，并激励所述传感器，对所述传感器的输出信号进行处理，获取传感器信息数据，随后将采集数据发送到所述智能控制模块。
2.根据权利要求1所述的分布式数据采集仪，其特征在于：所述智能控制模块包括微处理单元和分别与所述微处理单元相连的第一接口单元、第二接口单元、数据存储单元以及日历时钟单元，所述第一接口单元和第二接口单元分别连接所述数据采集模块和计算机。
3.根据权利要求2所述的分布式数据采集仪，其特征在于：所述智能控制模块还包括一个用于给所述智能控制模块中的各单元提供工作电源的稳压电路。
4.根据权利要求3所述的分布式数据采集仪，其特征在于：所述智能控制模块还包括电源电压检测单元，所述电源电压检测单元的输入端与所述稳压电路的输入相连，输出端将电压检测信号输出到所述微处理单元中。
5.根据权利要求2所述的分布式数据采集仪，其特征在于：所述微处理模块包括ARM及其外围电路，所述第一接口单元为RS-485通信接口单元，第二接口单元为RS-232通信接口单元。
6.根据权利要求1所述的分布式数据采集仪，其特征在于：所述数据采集模块包括微处理单元和分别与所述微处理单元相连的接口单元、数据存储单元、激励信号发生单元、信号处理单元以及通道切换单元，所述接口单元用于与所述智能控制模块相连，所述激励信号发生单元和信号处理单元还同时连接所述通道切换单元。
7.根据权利要求6所述的分布式数据采集仪，其特征在于：所述数据采集模块还包括第一稳压电路、第二稳压电路和电源管理单元，所述第一稳压电路给所述微处理单元、接口单元、数据存储单元和电源管理单元提供工作电源，所述电源管理单元用于检测电源输入的电压值和控制第二稳压电路输入的通断，输入端与所述第一稳压电路的输入端相连，检测输出端连接所述微处理单元，所述第二稳压电路的输入端与所述电源管理单元的控制输出端相连，输出端给所述激励信号发生单元、信号处理单元和通道切换单元提供工作电能。
8.根据权利要求6所述的分布式数据采集仪，其特征在于：所述数据采集模块还包括一个与所述微处理单元相连的日历时钟单元，所述微处理单元包括单片机及其外围电路。
9.根据权利要求6所述的分布式数据采集仪，其特征在于：所述数据采集模块中的接口单元为RS-485通信接口单元。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的分布式数据采集仪，其特征在于：所述传感器为振弦传感器。
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- 2007-05-18 CN CNU2007201541147U patent/CN201035741Y/zh not_active Expired - Fee Related
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