CN205121234U - 实时同步数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实时同步数据采集装置，包括：与采集数据的主控设备连接的主控设备接口，与待采集数据的被控设备连接的被控设备接口，连接在主控设备接口与被控设备接口之间的控制单元，以及与该控制单元连接的同步接口，其中，所述控制单元根据从同步接口接收到的同步信号通过主控设备接口和被控设备接口控制主控设备从被控设备同步采集数据。本实用新型公开的同步数据采集装置可以实现同步信号收发以及数据采集信号和命令的同步，从而能实现数据的实时连续采集和通讯协议转换，对提高电力领域中信号采集的准确性、实时性和易用性有很大意义。

Description

实时同步数据采集装置

技术领域

本发明涉及一种在电力领域中应用的实时同步数据采集装置。

背景技术

信号同步是电力系统对传输信号的基本要求。目前同步是通过外部同步信号(如秒脉冲，IRIG-B码等)来进行同步的。

在电流互感器的校验测试中，需要实现标准互感器采样数据与被测互感器的信号实现完全同步，而标准互感器目前大多采用模拟信号输出。这就需要对模拟信号进行数据同步采样，获得数字信号后，进行相关指标的计算。对标准信号采样采用高精度仪表实现。一般高精度仪表具备GPIB口等高速接口，但是目前已有的GPIB卡(CN201084145Y、CN201616025U、CN201072549Y、CN201716040U等)接口均不具备同步信号收发功能，用于电力系统需要额外增加同步信号；另外，电力系统采样输出信号一般采用IEC61850-9-1，IEC61850-9-2等标准协议输出，采用已有的GPIB卡需要进行数据转换，增加了应用难度；电力系统接口形式较多，已有的GPIB卡只支持一种接口(USB接口)形式，需要额外进行接口转换；已有的GPIB卡设计为与PC机等相连，其数据采集的实时性不满足应用要求，同时该种控制方式也无法实现数据的高采样率连续采集。

因此，为了能够更好的进行电流互感器的校验测试等应用，需要一种具备高精度仪表接口、且具备同步信号收发、支持电力系统通信协议、接口多样化、与嵌入式系统连接、能实现实时连续数据采集的一种同步数据采集装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种实时同步数据采集装置，能实现同步信号收发和实时连续数据采集并支持多种接口和通讯协议，从而提高电力系统中信号采集的准确性、实时性和易用性。

本发明提供一种实时同步数据采集装置，包括：主控设备接口，与采集数据的主控设备连接；被控设备接口，与待采集数据的被控设备连接；控制单元，连接在主控设备接口与被控设备接口之间，控制主控设备从被控设备同步采集数据；同步接口，与控制单元连接，其中控制单元根据从同步接口接收到的同步信号通过主控设备接口和被控设备接口分别控制主控设备与被控设备。

根据本发明的一个方面，所述控制单元包括：主控制单元；主控设备控制单元，一端与主控制单元的一端连接，另一端与主控设备接口连接，控制主控设备接口与主控制单元之间的交互；被控设备控制单元，一端与主控制单元的另一端连接，另一端与被控设备接口连接，控制被控设备接口与主控制单元之间的交互；同步控制单元，一端与主控制单元连接，另一端与同步接口连接，将来自同步接口的外部信号提供到主控制单元；主控制单元根据同步控制单元提供的信号对主控设备控制单元和被控设备控制单元进行控制，进而控制主控设备与被控设备。

根据本发明的一个方面，所述同步接口包括：外同步输入接口，一端与外同步信号输出接口连接，一端与所述同步控制单元连接，其从外同步信号输出接口接收外部同步信号并向所述同步控制单元提供；主控设备同步接口，一端与所述主控设备连接，另一端与所述同步控制单元相连，将所述控制单元产生的同步信号发送到所述主控设备以用于信号间的同步；被控设备同步接口，一端与所述被控设备连接，另一端与所述同步控制单元相连，将所述控制单元产生的同步信号发送到所述被控设备以用于信号间的同步。

根据本发明的一个方面，所述同步接口的形式包括光接口和电接口，该光接口包括ST接口，该电接口包括同轴缆线接口；

根据本发明的一个方面，所述主控设备接口的形式包括光接口和电接口，该光接口包括ST接口、FC接口、SC接口，该电接口包括以太网接口、串口接口。

根据本发明的一个方面，所述被控设备接口的形式包括GPIB接口、USB接口。

与最接近的现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1)支持同步信号收发，能实现数据采集信号和命令的同步；2)能实现数据的实时连续采样；3)具备高精度仪表常用的GPIB接口或USB接口，可控制高精度仪表，用于实现信号的精确采样；4)支持电力领域的多种通信协议转化；5)接口形式多样，满足不同需求下的接口形式。因此，本发明能够很好的解决目前通用数据采集装置在电力系统应用的不足尤其是在电力计量领域方面的不足，对提高信号的采集准确性、实时性和易用性有很大意义。

附图说明

图1为根据本发明实施例的同步数据采集装置的结构框图；

图2为根据本发明实施例的同步数据采集装置的详细结构框图。

其中，附图标记说明如下：

同步采集装置10

主控设备12

被控设备11

被控设备接口1

控制单元2

主控设备接口3

同步接口4

被控设备控制单元21

主控制单元22

主控设备控制单元23

同步控制单元24

被控设备同步接口41

外同步输入接口42

主控设备同步接口43。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一：

本实施例提供一种实时同步数据采集装置，其结构框图如图1所示。该同步数据采集装置10包括主控设备接口3，该主控设备接口3与待采集数据的主控设备12相连接，用于接收主控设备12下发的控制信号，同时将采集到的数据发送给主控设备12；被控设备接口1，与待采集数据的被控设备11连接，用于控制被控设备的参数设置，采集数据读取等操作；控制单元2，连接在所述主控设备接口3与所述被控设备接口1之间；同步接口4，与所述控制单元2连接，其中所述控制单元2根据从所述同步接口4接收到的同步信号通过所述主控设备接口3和所述被控设备接口1分别控制所述主控设备12与所述被控设备11。采集数据的主控设备可以是合并单元、校验仪、状态监测仪、电能表、录波仪等嵌入式设备。被控设备12可以是万用表、功率计、示波器等设备，主控设备11通过控制单元2的控制实时同步地从被控设备采集数据。

同步接口的形式包括光接口和电接口，其中光接口包括ST接口，电接口包括同轴缆线接口。主控设备接口3的形式也包括光接口和电接口；其中光接口包括ST接口，FC接口、SC接口等；电接口包括以太网接口，串口接口(包括但不限于RS232、RS422、RS485等)等。被控设备接口1的接口形式包括GPIB接口、USB接口等。

图2示出了该实时同步数据采集装置10的详细结构图。如图2所示，同步采集装置10中的控制单元2包括主控制单元22，该主控制单元的芯片例如为MPC8313等；主控设备控制单元23，主控设备控制单元23的一端与所述主控制单元22的一端连接，另一端与所述主控设备接口3连接，控制所述主控设备接口2与所述主控制单元22之间的交互；主控设备控制单元23一方面接收主控设备接口3发送的数据并对数据进行协议解析和数据类型转换，将处理好的数据发送给主控制单元22，另一方面将主控制单元22发送的数据进行组帧，按照主控设备接口协议进行数据发送。

控制单元2还包括被控设备控制单元21，被控设备控制单元21的一端与所述主控制单元22的另一端连接，也就是说，主控制单元22连接在主控设备控制单元23与被控设备控制单元21之间，通过主控设备控制单元23和被控设备控制单元21控制主控设备11和被控设备12。被控设备控制单元21的另一端与所述被控设备接口1连接，控制所述被控设备接口1与所述主控制单元22之间的交互，被控设备控制单元21一方面将主控制单元22的命令进行组帧，按照被控设备接口协议进行发送，另一方面将被控设备发送的信号和数据，进行协议解析和数据类型转换，将处理好的数据发送给主控制单元22。

所述主控设备控制单元23支持的以太网处理部分包括但不限于IEC61850-9-1，IEC61850-9-2，IEC61850-9-2LE，IEC60044-8和GOOSE等协议，串口处理部分支持不同波特率的标准串口通讯协议，参数可配置。

所述被控设备控制单元21可支持GPIB标准通讯协议，可支持采用SCPI语法的命令集，对不同仪表其发送和接收命令具有通用性。

控制单元2还包括同步控制单元24，同步控制单元24的一端与所述主控制单元22连接，另一端与所述同步接口4连接，将来自所述同步接口4的外部信号提供到所述主控制单元，该同步控制单元的芯片例如为EP4CE55等；

主控制单元22将主控设备控制单元的命令处理后接到被控设备控制单元的数据发送端，发送主控设备的命令到被控设备；同时将被控设备控制单元的数据或者命令处理后接到主控设备控制单元，发送被控设备的数据或命令到主控设备。主控制单元22在处理命令或者数据时，按照同步控制单元24提供的同步信号，对数据或者命令进行同步处理，实现所有数据和命令的同步；主制单元能控制同步信号控制单元的同步信号接收和发送。

同步控制单元24向主控制单元22提供的同步信号是通过与同步控制单元24连接的同步接口4来输入的。

同步采集装置10中的同步接口4包括外同步输入接口42，外同步输入接口42的一端与外同步信号输出接口连接，另一端与控制单元2中的同步控制单元24连接，从外同步信号输出接口接收外部同步信号，向所述同步控制单元提供。

同步接口4还包括主控设备同步接口43，主控设备同步接口43的一端与所述主控设备12连接，另一端与所述同步控制单元24相连，将所述控制单元产生的同步信号发送到所述主控设备12，用于信号间的同步。

同步接口4还包括被控设备同步接口41，被控设备同步接口41的一端与所述被控设备11连接，另一端与所述同步控制单元24相连，将所述控制单元产生的同步信号发送到所述被控设备，用于信号间的同步。

同步控制单元24的一端分别与外同步输入接口、被控设备同步接口41、主控设备同步接口43相连，另一端与主控制单元22相连接。用于将外同步输入信号(包括秒脉冲信号，IRIG-B码等)进行处理后，发送给主控制单元，为主控制单元22提供同步信号，这里的同步信号主要是向主控单元22提供从某个特定的时刻开始进行数据采集的同步时间信息，主控单元22根据接收的同步信号控制主控设备在规定的时刻开始从所述被控设备采集数据；并按照主控制单元22的控制要求，向被控设备同步接口1和主控设备同步接口3发送不同类型的同步信号(包括秒脉冲信号，IRIG-B码等)，用于同步被控设备和主控设备的数据采样和收发。

被控设备同步接口和主控设备同步接口输出的同步信号有两个来源，一个是系统内部源为基准产生的内同步信号，另一种是以外部同步信号为基准产生的外同步信号。其中内同步用于在不需要与外部设备完全同步时使用，利用采集装置内部的高精度时钟源产生的同步信号，在必要的情况下经过同步信号协议转换发送给被控设备同步接口和主控设备同步接口。外同步信号为外部同步设备(例如GPS)产生的同步信号，用于高精度校准测试等要求与外部设备严格同步的场合。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种实时同步数据采集装置，包括：

主控设备接口，与采集数据的主控设备连接；

被控设备接口，与待采集数据的被控设备连接；

控制单元，连接在所述主控设备接口与所述被控设备接口之间，控制所述主控设备从所述被控设备同步采集数据；

同步接口，与所述控制单元连接，其中

所述控制单元根据从所述同步接口接收到的同步信号通过所述主控设备接口和所述被控设备接口分别控制所述主控设备与所述被控设备。

2.根据权利要求1所述的实时同步数据采集装置，其中所述控制单元包括：

主控制单元；

主控设备控制单元，一端与所述主控制单元的一端连接，所述主控设备控制单元的另一端与所述主控设备接口连接，控制所述主控设备接口与所述主控制单元之间的交互；

被控设备控制单元，一端与所述主控制单元的另一端连接，并且被控设备控制单元的另一端与所述被控设备接口连接，控制所述被控设备接口与所述主控制单元之间的交互；

同步控制单元，一端与所述主控制单元连接，另一端与所述同步接口连接，将来自所述同步接口的外部信号提供到所述主控制单元；

所述主控制单元根据所述同步控制单元提供的信号对所述主控设备控制单元和所述被控设备控制单元进行控制，进而控制所述主控设备与所述被控设备。

3.根据权利要求2所述的实时同步数据采集装置，所述主控制单元根据所述同步控制单元提供的信号对所述主控设备控制单元和所述被控设备控制单元进行控制包括：

所述主控制单元将所述主控设备控制单元的数据和命令处理后发送到所述被控设备控制单元，将所述主控设备的命令发送到所述被控设备；

所述被控制单元将所述被控设备控制单元的数据和命令处理后发送到所述主控设备控制单元，将所述被控设备的命令发送到所述主控设备。

4.根据权利要求2所述的实时同步数据采集装置，其中所述主控设备控制单元控制所述主控设备接口与所述主控制单元的交互包括：

所述主控设备控制单元接收所述主控设备接口发送的数据，并对数据进行协议解析和数据类型装换，将处理好的数据发送给所述主控制单元；

所述主控设备控制单元将所述主控制单元发送的数据进行组帧，按照主控设备接口协议进行数据发送。

5.根据权利要求2所述的实时同步数据采集装置，其中所述被控设备控制单元控制所述被控设备接口与所述主控制单元的交互包括：

所述被控设备控制单元接收所述被控设备接口发送的数据，并对数据进行协议解析和数据类型装换，将处理好的数据发送给所述主控制单元；

所述被控设备控制单元将所述主控制单元发送的数据进行组帧，按照被控设备接口协议进行数据发送。

6.根据权利要求2所述的实时同步数据采集装置，其中所述同步接口包括：

外同步输入接口，一端与外同步信号输出接口连接，一端与所述同步控制单元连接，其从外同步信号输出接口接收外部同步信号并向所述同步控制单元提供；

主控设备同步接口，一端与所述主控设备连接，另一端与所述同步控制单元相连，将所述控制单元产生的同步信号发送到所述主控设备以用于信号间的同步；

被控设备同步接口，一端与所述被控设备连接，另一端与所述同步控制单元相连，将所述控制单元产生的同步信号发送到所述被控设备以用于信号间的同步。

7.根据权利要求6所述的实时同步数据采集装置，其中所述控制单元产生的同步信号包括以所述采集装置的内部源为基准产生的内同步信号和以外部同步信号为基准产生的外同步信号。

8.根据权利要求6所述的实时同步数据采集装置，其中所述同步控制单元根据所述主控制单元的控制要求，向所述被控设备同步接口和所述主控设备同步接口发送不同类型的同步信号，使所述被控设备和主控设备同步。

9.根据权利要求1-8中任一所述的实时同步数据采集装置，其中所述同步接口的形式包括光接口和电接口，所述光接口包括ST接口，所述电接口包括同轴缆线接口。

10.根据权利要求1-8中任一所述的实时同步数据采集装置，其中所述主控设备接口的形式包括光接口和电接口，所述光接口包括ST接口、FC接口、SC接口，所述电接口包括以太网接口、串口接口。

11.根据权利要求1-8中任一所述的实时同步数据采集装置，其中所述被控设备接口的形式包括GPIB接口、USB接口。