CN202887445U - 光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统，本实用新型为每个测量点安装有数据采集单元，各数据采集单元接收上位机的同步采集命令同步采集并存储固定周期的数据，然后采集的数据通过光纤以太网通信模块上传到后台计算机并生成后缀为CSV格式的数据存储文件以供给其他监控系统使用或作为备份文件供以后分析。本实用新型通过在测控系统中各测量点安装相应的数据采集单元，并在各采集单元间使用光纤同步采集触发信号实现各终端同步采集数据，最后利用光纤以太网高速通信方式，解决了测控系统中通信距离远、通信速度要求高、抗干扰能力要求高、数据需要同步采集分析等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业测控系统的数据采集装置，具体的说涉及一种光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统。
背景技术
随着光纤技术的迅速发展，光纤的控制精度不断提高，性能更加稳定，性价比更高，逐渐成为高压触发电路的首选产品。光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于它有很多优点：传输频带宽、通信容量大;传输损耗低、中继距离长;线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用;绝缘、抗电磁干扰性能强;还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点。
在传统的安全防护领域，机房监控领域，工业控制领域，医疗设备领域当中，有成千上万的感应器，PLC控制器，监测器等RS-232/485/422串口设备，都是通过RS-232串口通信或者RS-485/42总线通信与PC进行数据通信，数据交换和数据管理的。要让RS-232/485/422串口设备转化成具有TCP/IP网络界面的网络外设，需要研发和整合CPU,DSP,TCP/IP协议等各种软硬件，需要投入巨大人力资源和时间成本。
现有工业测控系统中存在现场检测环境恶劣、设备分散、通信距离远，通信速度要求高、抗干扰能力要求高、数据需要同步采集分析等问题。
发明内容
为了解决工业测控系统中现场检测环境恶劣、设备分散、通信距离远、通信速度要求高、抗干扰能力要求高、数据需要同步采集分析的技术问题，本实用新型提出了一种光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统。
本实用新型解决上述技术方案的技术方案是：包括终端采集模块、光纤以太网通信模块、监测中心，所述终端采集模块包括一个主采集单元、多个从采集单元和串口TTL电平转光纤电路，光纤以太网通信模块包括多个光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路、多个RS-232转TCP/IP转换器、以太网交换机，监测中心包括通信前置机、数据库服务器、WEB服务器和多个监控计算机，所述主采集单元作为数据同步采集命令的发送端，其他各从采集单元接收主采集单元发送的数据同步脉冲，各采集单元把采集到的信号依次通过串口TTL电平转光纤电路、光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路、RS-232转TCP/IP转换器、以太网交换机上传到监控计算机，以太网交换机分别与通信前置机、数据库服务器、WEB服务器、多个监控计算机相连。
本实用新型的技术效果在于：
（1）本实用新型主采集单元接受通信前置机发送的采集命令，向其它从采集单元发送统一的光纤同步采集脉冲，无需为所有采集单元设置专用的时钟基准源，减少了系统成本及采集终端体积；
（2）所有采集单元与后台通信前置机之间均为光纤线路，解决了系统通信距离远、通信速度要求高、抗干扰能力要求高等问题；而光纤以太网通信模块中的光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路、RS-232转TCP/IP转换器装置可实现光纤线路转换为以太网双绞线线路接入后台PC机网卡，对于采集单元使用的是串行口通信，而对于后台PC机则使用的是TCP/IP通信，既减轻了采集终端的通信电路复杂度，又提高了与后台PC机间的通信稳定性。
（3）上传到通信前置机的测量数据既可以直接存入已有的数据库，又可以生成到后缀为CSV格式的数据文件（CSV文件名以上传时间命名）中以供给其他监控系统使用或作为备份文件供以后分析，为各种不同的监控系统提供了良好的数据读取兼容性。
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的流程图。
具体实施方式。
参见图1，光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统分为三个部分：终端采集模块、光纤以太网通信模块和监测中心，终端采集模块、光纤以太网通信模块、监测中心依次串接。
终端采集模块包括串口TTL电平转光纤电路，并为每个测量点安置了一台数据采集单元，可以设定任意一台采集单元为主采集单元，终端采集模块还包括串口TTL电平转光纤电路，所述主采集单元作为数据同步采集命令的发送端，而其它采集单元均为从采集单元，接收主采集单元发送的数据同步脉冲，各采集单元把采集到的信号通过串口TTL电平转光纤电路发送到光纤以太网通信模块。各采集单元均采用高速并口、多通道同步采样A/D数据采集芯片采集数据，进一步提高数据采集的同步性。各采集单元利用HFBR-1414和HFBR-2412自主设计串行口的TXD和RXD的TTL电平转光纤信号线路，无需购置市场上的串口转光纤设备，既提高采集单元集成度又减小了系统的成本。
光纤以太网通信模块主要包括光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平线路、RS-232转TCP/IP转换器、以太网交换机，光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平线路、RS-232转TCP/IP转换器、以太网交换机依次串接，所述光纤以太网通信模块能实现测量现场与监测中心之间的数据交互。
监测中心主要包括通信前置机、数据库服务器、WEB服务器、监控计算机等设备，通信前置机、数据库服务器、WEB服务器、监控计算机分别与以太网交换机相连。通信前置机完成终端采集模块与监测中心的数据通信、CSV文件生成及数据存入数据库服务器等功能；数据库服务器存储测量数据及相关参数；WEB服务器则完成与采集终端、数据库服务器及监控计算机的交互。
参见图2，光纤以太网通信的多通道数据同步采集方法如下：
（1）通信前置机向主采集单元发送同步采集命令，主采集单元收到命令后通过串口TTL电平转光纤电路向所有从采集单元发送同步采集信号（低脉冲）；
（2）所有采集单元在低脉冲的上升沿同时采集数据，并在采集固定周期的数据后由主采集单元向通信前置机发送采集结束信号；
（3）通信前置机收到主采集终端的采集结束信号后采用轮询的方式向逐个数据采集单元发送数据上传命令，收到上传命令的采集单元立即上传数据，数据首先通过串口TTL电平转换光纤电路转换为光纤信号，再通过光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路转换为RS232电平信号，最终经过RS-232转TCP/IP转换器利用以太网交换机到达通信前置机。
（4）通信前置机将接收到的测量数据存储到后缀为CSV格式的数据文件中，以供给其他监控系统使用或作为备份文件供以后分析，或者直接进行算法分析与处理获得系统需要的参数并存入数据库服务器；
（5）通信前置机再次向主采集单元发送采集命令，重复以上过程。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的基于光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统的测试方案及步骤，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统，其特征在于：包括终端采集模块、光纤以太网通信模块、监测中心，所述终端采集模块包括一个主采集单元、多个从采集单元和串口TTL电平转光纤电路，光纤以太网通信模块包括多个光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路、多个RS-232转TCP/IP转换器、以太网交换机，监测中心包括通信前置机、数据库服务器、WEB服务器和多个监控计算机，所述主采集单元作为数据同步采集命令的发送端，其他各从采集单元接收主采集单元发送的数据同步脉冲，各采集单元把采集到的信号依次通过串口TTL电平转光纤电路、光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路、RS-232转TCP/IP转换器、以太网交换机上传到监控计算机，以太网交换机分别与通信前置机、数据库服务器、WEB服务器、多个监控计算机相连。
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