CN210428439U - 一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，该系统包括主控制器、多个数据采集器以及上位机，所述的主控制器通过RS485连接至多个呈分布式的数据采集器，所述的数据采集器设有多个外设接口，所述的外设接口用于连接检测外设，所述的主控制器通信连接所述的上位机，所述的主控制器包括：主处理器：向数据采集器下发采集指令并接收数据采集器反馈的采集数据；SATA硬盘：存储数据采集器反馈的采集数据；缓存：用于向SATA硬盘存储采集数据前进行数据缓存；所述的SATA硬盘和缓存均连接至主处理器。与现有技术相比，本实用新型能实现多点数据的采集存储，且能满足传输高速性和实时性需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于管道内检测的数据采集存储系统，尤其是涉及一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统。
背景技术
管道内检测是依靠内检测器在管道内介质压差的推动下，检测出管道的几何变形、内外壁金属腐蚀缺陷等，并定位缺陷在管道中的位置。为了适应管道内介质的工作压力大，内检测器运行速度快的工况，要求管道内检测器减小采样时间，提高采样速率以保证测量精度。缺陷的分布随机性，要求内检测器探头沿管壁周向排列密度高、多通道同时采样。此外，由于油气管道的输送里程比较长，所以内检测器运行时间很长，数据点采集量大，需要高速数据传输与存储。
目前，管道内检测器的数据采集一般为单点采集，无法实现多个管道检测数据的汇总整合。同时，管道内检测器的数据存储主要是通过PCI-e总线将数据传输存储至存储单元，这种方法受制于上述各传输接口的带宽，无法将测量速度提高到一个很高的水平。另外，这些存储方法一般基于嵌入式操作系统将数据传输至存储单元，所以会受到操作系统由于任务调度等造成的随机延迟的影响而无法满足系统的实时性要求。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，该系统包括主控制器、多个数据采集器以及上位机，所述的主控制器通过RS485连接至多个呈分布式的数据采集器，所述的数据采集器设有多个外设接口，所述的外设接口用于连接检测外设，所述的主控制器通信连接所述的上位机，所述的主控制器包括：
主处理器：向数据采集器下发采集指令并接收数据采集器反馈的采集数据；
SATA硬盘：存储数据采集器反馈的采集数据；
缓存：用于向SATA硬盘存储采集数据前进行数据缓存；
所述的SATA硬盘和缓存均连接至主处理器。
优选地，所述的数据采集器包括：
采集处理器：连接主处理器和外设接口，用于接收主处理器的数据采集指令传送给检测外设，同时将检测外设采集的数据反馈给主处理器；
RS485收发器：设置多个，用于采集处理器与主处理器以及外设接口的通信连接。
优选地，所述的主处理器为Kintex-7 XC7K70T FPGA。
优选地，所述的缓存包括两片DDR2 SDRAM。
优选地，所述的主控制器通过USB3.0连接所述的上位机。
优选地，所述的上位机包括PC机。
优选地，所述的采集处理器为Spartan-6XC6SLX45 FGPA。
优选地，所述的RS485收发器包括MAX3485芯片。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
(1)本实用新型数据采集存储系统为分布式采集形式，能够实现多点数据的采集和存储，实现数据的整合汇总；
(2)本实用新型设置SATA硬盘，SATA2.0接口的带宽可以达到300MB/s，因此能够满足管道内检测定位系统数据传输高速性和实时性需求；
(3)由于主控制器需要接收多个数据采集器发送过来的数据，而每个数据采集器又连接多个外设，为了避免主控制器接收数据量过大，SATA硬盘存储速度不够所引起的总线冲突，本实用新型采用两片DDR2 SDRAM来进行数据缓存，两片SDRAM并联控制总线和地址总线，总存储容量达到2Gbit，读写宽度都为16bit，为批量数据传输时能够提供足够的缓存，保证数据存储的平稳性；
(4)本实用新型主控制器通过USB3.0连接上位机，USB3.0传输速度快，达到300MB/s，能够及时将采集数据导入上位机进行离线解算。
附图说明
图1为本实用新型分布式数据采集存储系统的结构框图；
图2为本实用新型主处理器的结构示意图；
图3为本实用新型数据采集器的结构示意图；
图中，1为主控制器，2为数据采集器，3为上位机，4为外设接口，11为主处理器，12为SATA硬盘，13为缓存，14为LED显示灯，15为有源晶振，16为电源模块，17为RS485模块，18为USB3.0通信模块，21为采集处理器，22为RS485收发器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本实用新型并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本实用新型并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图1所示，一种分布式数据采集存储系统，该系统包括主控制器1、多个数据采集器2以及上位机3，所述的数据采集器2呈分布式形式分布并通过RS485模块17连接至主控制器1，所述的数据采集器2分别连接有多个外设接口4，所述的外设接口4用于连接检测外设，主控制器1通过USB3.0模块18连接上位机3，本实施例中上位机3为PC机，其中RS485模块17采用MAX3485芯片。
如图2所示，主控制器1包括：
主处理器11：接收上位机3发送过来的配置指令，向上位机传输SATA硬盘中存储的数据，向数据采集器2下发采集指令并存储数据采集器2反馈的采集数据，主处理器11为Kintex-7 XC7K70T FPGA；
SATA硬盘12：存储数据采集器2反馈的采集数据，SATA硬盘12连接至主处理器11；
缓存13：用于向SATA硬盘12存储采集数据前进行数据缓存，缓存13包括两片DDR2SDRAM，缓存13连接至主处理器11；
LED显示灯14：用于显示主控制器1的工作状态；
有源晶振15：为主处理器11提供时钟；
电源模块16：为主处理器11提供电源。
RS485模块17：设置多个，用于主处理器11与采集处理器21的通信连接，RS485模块17包括MAX3485芯片。
具体地：主控制器1核心芯片选用Kintex-7 XC7K70T FPGA，其上运行应用层软件，负责接收上位机的配置指令，向上位机传输SATA硬盘中存储的数据，并将信号采集指令按照格式下发给数据采集器2执行。同时FPGA通过GTP高速收发接口连接512G SATA硬盘12，通过SATA-HC IP Core实现SATA接口驱动固态硬盘存储。由于SATA2.0接口的带宽很高，可以达到300MB/s，因此能够满足系统的速度要求。由于主控制器1需要接收多个数据采集器2发送过来的数据，为了避免主控制器1接收数据量过大，SATA硬盘12存储速度不够所引起的总线冲突，系统采用两片DDR2 SDRAM MT47H64M16HR缓存13来进行数据缓存，两片SDRAM并联控制总线和地址总线，总存储容量达到2Gbit，读写宽度都为16bit，为探头批量传输时能够提供足够的缓存。FPGA通过GPIF II接口与USB3.0控制器CYUSB3014相连，使得主控制器1可以300MB/s的速度通过USB3.0接口与上位机3通讯，将数据导入计算机进行离线解算。
如图3所示，数据采集器2包括：
采集处理器21：连接主控制器1和外设接口4，用于将接收到的主处理器11的数据采集指令传送给检测外设，同时将检测外设采集的数据反馈给主处理器11，采集处理器21为Spartan-6XC6SLX45 FGPA；
RS485收发器22：设置多个，用于采集处理器21与主处理器11以及外设接口4的通信连接，RS485收发器22包括MAX3485芯片。
具体地，数据采集器2核心芯片选用Spartan-6XC6SLX45 FGPA。数据采集器2响应主控制器1发送过来的数据采集指令，传送给外设模块执行。同时将通过外设模块采集到的数据和状态反馈给主控制器1。在数据采集器2中设计有8片MAX3485中，MAX3485芯片实现差分方式信号传输，有效地克服了信号通信过程中的干扰、噪声等缺点。其中7片MAX3485负责与7个外设接口4模块相连，这里7个外设接口4模块为7个探头。1片MAX3485与主控制器1相连，负责将收集到的所有外设接口4模块的信息传输给主控制器1。
本实用新型分布式数据采集存储系统进行数据采集存储的步骤为：
(1)主控制器1向数据采集器2下发采集指令；
(2)数据采集器2通过外设接口4接收检测外设的采集数据并发送至主处理器11；
(3)主控制器1将采集数据缓存至缓存13中；
(4)主控制器1将缓存13中的采集数据存储至SATA硬盘12。
上述实施方式仅为例举，不表示对本实用新型范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本实用新型技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。
Claims (8)
1.一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，其特征在于，该系统包括主控制器(1)、多个数据采集器(2)以及上位机(3)，所述的主控制器(1)通过RS485连接至多个呈分布式的数据采集器(2)，所述的数据采集器(2)设有多个外设接口(4)，所述的外设接口(4)用于连接检测外设，所述的主控制器(1)通信连接所述的上位机(3)，所述的主控制器(1)包括：
主处理器(11)：向数据采集器(2)下发采集指令并接收数据采集器(2)反馈的采集数据；
SATA硬盘(12)：存储数据采集器(2)反馈的采集数据；
缓存(13)：用于向SATA硬盘(12)存储采集数据前进行数据缓存；
所述的SATA硬盘(12)和缓存(13)均连接至主处理器(11)。
2.根据权利要求1所述的一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，其特征在于，所述的数据采集器(2)包括：
采集处理器(21)：连接主处理器(11)和外设接口(4)，用于接收主处理器(11)的数据采集指令传送给检测外设，同时将检测外设采集的数据反馈给主处理器(11)；
RS485收发器(22)：设置多个，用于采集处理器(21)与主处理器(11)以及外设接口(4)的通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，其特征在于，所述的主处理器(11)为Kintex-7 XC7K70T FPGA。
4.根据权利要求1所述的一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，其特征在于，所述的缓存(13)包括两片DDR2 SDRAM。
5.根据权利要求1所述的一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，其特征在于，所述的主控制器(1)通过USB3.0连接所述的上位机(3)。
6.根据权利要求1所述的一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，其特征在于，所述的上位机(3)包括PC机。
7.根据权利要求2所述的一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，其特征在于，所述的采集处理器(21)为Spartan-6 XC6SLX45 FGPA。
8.根据权利要求2所述的一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统，其特征在于，所述的RS485收发器(22)包括MAX3485芯片。
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| CN201921855425.5U CN210428439U (zh) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 一种用于管道内检测的分布式数据采集存储系统 |
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