專利名稱：一種通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量及控制領(lǐng)域，特別涉及對礦用機電設(shè)備的安全性能進行測試時所使用的一種通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，礦用機電設(shè)備的安全測試系統(tǒng)均是針對特定的礦用機電設(shè)備開發(fā)的，例如 對于礦用主排水系統(tǒng)，可使用水泵安全性能測試儀進行檢測；對礦用提升系統(tǒng)，可用提升機安全性能測試儀及鋼絲繩探傷儀等設(shè)備進行檢測。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，提升機、通風機等不同的礦用機電設(shè)備的安全性能測試系統(tǒng)中存在多種相同或相近的測試項目，在已有的監(jiān)測裝置中采用著性能相近的傳感檢測裝置，因此，既浪費了資源，同時，企業(yè)需要為不同的礦用機電設(shè)備購置對應(yīng)的安全測試系統(tǒng)，加重了企業(yè)的運營負擔。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上缺陷，本發(fā)明提供一種通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對不同的礦用機電設(shè)備的安全性能進行測試。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集裝置和上位計算機，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括微處理器，可復用的數(shù)據(jù)采集通道、存儲器擴展模塊和接口模塊，其中， 所述微處理器分別與所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道、所述存儲器擴展模塊和所述接口模塊連接；所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道被定義有不同的通訊協(xié)議，根據(jù)實際測試的需求選擇對應(yīng)的通訊協(xié)議，并使用選擇的通訊協(xié)議通過同一數(shù)據(jù)采集通道傳輸具有相同輸出信號類型的不同輸出信號；所述數(shù)據(jù)采集裝置通過所述接口模塊與所述上位計算機通訊。優(yōu)選的，所述微處理器采用嵌入式開發(fā)系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述存儲器擴展模塊包括SDRAM模塊和/或2M Flash模塊。優(yōu)選的，所述接口模塊包括用于與所述上位計算機通訊的USB接口模塊和/或 TFT液晶顯示模塊和/或無線傳輸模塊。優(yōu)選的，所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道包括可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道、可復用的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集通道、可復用的數(shù)字量數(shù)據(jù)采集通道；其中，所述可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸下述傳感器的輸出信號提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水系統(tǒng)測試中所用的溫度傳感器、壓力傳感器、電參量傳感器、位移傳感器和流量傳感器；所述可復用的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水系統(tǒng)測試測量的開關(guān)量信號；所述可復用的數(shù)字量數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸測量提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水裝置時采用的數(shù)字式傳感器的輸出信號。優(yōu)選的，當所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道為所述可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道時， 所述可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道由傳感器、信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路串行連接；當所述傳感器所需的信號傳輸線路較長時，所述傳感器與所述信號調(diào)理電路采用無線連接。優(yōu)選的，所述上位計算機通過Labview軟件與所述數(shù)據(jù)采集裝置通訊。優(yōu)選的，所述上位計算機與所述數(shù)據(jù)采集裝置通過USB端口連接；所述Labview軟件通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫來完成對所述USB端口數(shù)據(jù)的讀寫過程。優(yōu)選的，所述Labview軟件通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫來完成對所述USB端口數(shù)據(jù)的讀寫過程，具體為所述Labview軟件為所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道配置通訊協(xié)議后，調(diào)用通訊驗證子VI、讀數(shù)據(jù)子VI和寫數(shù)據(jù)子VI來實現(xiàn)基于USB通道的數(shù)據(jù)通訊；所述通訊驗證子VI，用于向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送識別命令，通過其反饋信息判斷該數(shù)據(jù)采集裝置與上位計算機的連接是否正常，若連接正常，則可以執(zhí)行讀或?qū)懙牟僮鳎?否則返回連接錯誤信息；所述讀數(shù)據(jù)子VI，用于向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令，調(diào)用所述動態(tài)鏈接庫中的讀數(shù)據(jù)函數(shù)讀取該數(shù)據(jù)采集裝置上傳的數(shù)據(jù)；若連接不正常，則檢查該上位計算機與該數(shù)據(jù)采集裝置間的USB連接，直到所述上位計算機成功讀取所述數(shù)據(jù)采集裝置上傳的數(shù)據(jù)；所述寫數(shù)據(jù)子VI，用于向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送寫數(shù)據(jù)命令，在連接正常的情況下，則調(diào)用所述動態(tài)鏈接庫中的寫數(shù)據(jù)函數(shù)向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送控制信息。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過為數(shù)據(jù)采集通道設(shè)置與不同的傳感器對應(yīng)的通訊協(xié)議，即可以分時傳輸屬于同一類型的傳感器輸出信號，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集通道的分時復用，降低了數(shù)據(jù)采集裝置的配置復雜度，又由于本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠傳輸多種傳感器輸出信號，因此，提高了數(shù)據(jù)采集裝置的通用性?？梢詫μ嵘龣C、水泵、空壓機和通風機等設(shè)備的安全性能進行測試時實現(xiàn)分時復用。


圖1是本發(fā)明實施例提供的一種通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的USB接口模塊的電路圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的信號調(diào)理電路的電路圖；圖4是本發(fā)明實施例提供的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電路圖；圖5是本發(fā)明實施例提供的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個具體的實施方式進行說明。如圖1所示，為本發(fā)明實施例提供的一種通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括數(shù)據(jù)采集裝置和上位計算機，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括微處理器，可復用的數(shù)據(jù)采集通道、存儲器擴展模塊和接口模塊，其中，所述微處理器分別與所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道、 所述存儲器擴展模塊和所述接口模塊連接；所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道被定義有不同的通訊協(xié)議，根據(jù)實際測試的需求選擇對應(yīng)的通訊協(xié)議，并使用選擇的通訊協(xié)議通過同一數(shù)據(jù)采集通道傳輸具有相同輸出信號類型的不同輸出信號；所述數(shù)據(jù)采集裝置通過所述接口模塊與所述上位計算機通訊。
在實際應(yīng)用中，可復用的數(shù)據(jù)采集通道包括可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道、可復用的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集通道、可復用的數(shù)字量數(shù)據(jù)采集通道；其中，所述可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸下述傳感器的輸出信號提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水系統(tǒng)測試中所用的溫度傳感器、壓力傳感器、電參量傳感器、位移傳感器和流量傳感器；所述可復用的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水系統(tǒng)測試測量的開關(guān)量信號，如圖5所示，為開關(guān)量數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖；所述可復用的數(shù)字量數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸測量提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水裝置時采用的數(shù)字式傳感器的輸出信號。當所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道為所述可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道時，所述可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道由傳感器、信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路串行連接；當所述傳感器所需的信號傳輸線路較長時，所述傳感器與所述信號調(diào)理電路采用無線連接。圖1為包含有模擬量數(shù)據(jù)采集通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。以下對上述各功能模塊的具體結(jié)構(gòu)和功能進行介紹(1)所述微處理器可以采用嵌入式SmartARMMOO開發(fā)系統(tǒng)。(2)所述存儲器擴展模塊包括=SDRAM模塊和/或2M Flash模塊。用于存儲嵌入式SmartARMMOO開發(fā)系統(tǒng)的開發(fā)程序，以及用于數(shù)據(jù)采集過程中的緩沖存儲器。(3)所述接口模塊包括用于與上位計算機通訊的USB接口模塊和/或TFT液晶顯示模塊和/或無線傳輸模塊。其中，TFT液晶顯示模塊用于顯示數(shù)據(jù)采集裝置的各工作狀態(tài)參數(shù)、存儲器存儲狀態(tài)和實時數(shù)據(jù)等信息；如圖2所示，為USB接口模塊的電路圖，USB 接口模塊用于數(shù)據(jù)采集裝置與上位計算機通訊，遵守USB2. 0協(xié)議，具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、 支持熱插拔等優(yōu)點。無線傳輸模塊用于當傳感器所需的信號傳輸線路較長時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集裝置中的信號調(diào)理模塊與傳感器間的無線連接?，F(xiàn)有技術(shù)中，傳感器與數(shù)據(jù)采集裝置為有線傳輸方式，存在布線不方便、信號線纜長度重量均較大等缺點，降低了信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。而采用無線傳輸方式，既可以減少信號傳遞所需電纜的數(shù)量，又可以減輕設(shè)備自身整體的重量以及布線過程的操作難度。(4)數(shù)據(jù)采集通道由傳感器、信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路串行連接；其中，數(shù)據(jù)采集通道根據(jù)測試需要可以拓展數(shù)個。信號調(diào)理電路用于對傳感器輸出的電壓或電流信號進行調(diào)理，使之滿足數(shù)據(jù)采集的要求；其電路原理圖如圖3所示；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，從而才可以將該數(shù)字信號通過接口傳給上位計算機；其電路圖如圖4所示；根據(jù)實際需要，數(shù)據(jù)采集裝置可以配置多個數(shù)據(jù)采集通道，其中每一個數(shù)據(jù)采集通道均由傳感器、信號調(diào)理電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路串行連接。每一個數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸屬于同一類型的傳感器輸出信號。例如用于通風機測試中的風壓傳感器、用于主排水系統(tǒng)測試中的水泵出口壓力傳感器、用于空壓機測試中的氣體壓力傳感器，由于這三種傳感器的輸出信號均為4_20mA的電流信號，屬于具有相同輸出信號類型的傳感器，因此，當需要傳輸這三種傳感器的輸出信號時，則可以通過同一個數(shù)據(jù)采集通道進行傳輸，只需要為該數(shù)據(jù)采集通道設(shè)置與不同傳感器對應(yīng)的通訊協(xié)議即可。從而實現(xiàn)了功能一致又具有相同輸出信號類型的傳感器可復用同一個數(shù)據(jù)采集通道的效果。因此，本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，根據(jù)給定的實驗要求由測試軟件為每一個數(shù)據(jù)采集通道定義與不同的傳感器對應(yīng)的多個通訊協(xié)議，可以分時傳輸屬于同一類型的傳感器輸出信號，從而實現(xiàn)了接口設(shè)備(即數(shù)據(jù)采集通道)的分時復用，降低了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的配置復雜度，又由于本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠傳輸多種傳感器輸出信號，因此，提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通用性。例如本發(fā)明實施例提供的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以分別用于對提升機、水泵、 空壓機和通風機等設(shè)備的安全性能測試。本實施例提供的數(shù)據(jù)采集裝置通過USB接口與上位計算機連接，上位計算機通過 Labview軟件控制與數(shù)據(jù)采集裝置的通訊過程。由于Labview軟件不能直接進行系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)底層操作(如訪問物理地址等)， 因此，上位計算機對USB端口數(shù)據(jù)的讀寫是利用Labview所提供的與外部代碼連接的機制 (即動態(tài)鏈接庫機制)實現(xiàn)的。本發(fā)明通過在Labview中調(diào)用動態(tài)鏈接庫(DLL)來完成對USB端口數(shù)據(jù)的讀寫過程，而調(diào)用DLL是通過使用子VI實現(xiàn)的。具體的，Labview軟件為數(shù)據(jù)采集通道配置通訊協(xié)議后，調(diào)用通訊驗證、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)等三個子VI來實現(xiàn)基于USB通道的數(shù)據(jù)通訊；所述通訊驗證子VI，用于向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送識別命令，通過其反饋信息判斷該數(shù)據(jù)采集裝置與上位計算機的連接是否正常，若連接正常，則可以執(zhí)行讀或?qū)懙牟僮鳎?否則返回連接錯誤信息；所述讀數(shù)據(jù)子VI，用于向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令，調(diào)用所述DLL中的讀數(shù)據(jù)函數(shù)讀取該數(shù)據(jù)采集裝置上傳的數(shù)據(jù)；若連接不正常，則檢查該上位計算機與該數(shù)據(jù)采集裝置間的USB連接，直到所述上位計算機成功讀取所述數(shù)據(jù)采集裝置上傳的數(shù)據(jù)； 其中，DLL中的讀數(shù)據(jù)函數(shù)需要指定數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷?，實現(xiàn)建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ崊f(xié)議。所述寫數(shù)據(jù)子VI，用于向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送寫數(shù)據(jù)命令，在連接正常的情況下，則調(diào)用所述DLL中的寫數(shù)據(jù)函數(shù)向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送控制信息。本實施例提供的上述測試軟件，采用模塊化設(shè)計，可以按照用戶要求靈活選擇所需的模塊，實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的特定檢測功能，并且檢測系統(tǒng)量程范圍可調(diào)。在用戶自定義檢測系統(tǒng)時，該測試軟件自動為檢測系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)采集通道的定義及通訊協(xié)議的定義。并且，上述測試軟件預留有和其他程序的接口，可以作為在線監(jiān)控軟件的子模塊進行調(diào)用，共享其檢測數(shù)據(jù)，從而分析待測設(shè)備的安全性能。
權(quán)利要求
1.一種通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集裝置和上位計算機，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括微處理器，可復用的數(shù)據(jù)采集通道、存儲器擴展模塊和接口模塊，其中，所述微處理器分別與所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道、所述存儲器擴展模塊和所述接口模塊連接； 所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道被定義有不同的通訊協(xié)議，根據(jù)實際測試的需求選擇對應(yīng)的通訊協(xié)議，并使用選擇的通訊協(xié)議通過同一數(shù)據(jù)采集通道傳輸具有相同輸出信號類型的不同輸出信號；所述數(shù)據(jù)采集裝置通過所述接口模塊與所述上位計算機通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器采用嵌入式開發(fā)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲器擴展模塊包括=SDRAM模塊和 /或2M Flash模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接口模塊包括用于與所述上位計算機通訊的USB接口模塊和/或TFT液晶顯示模塊和/或無線傳輸模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道包括可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道、可復用的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集通道、可復用的數(shù)字量數(shù)據(jù)采集通道；其中，所述可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸下述傳感器的輸出信號提升機、通風機、 空氣壓縮機和主排水系統(tǒng)測試中所用的溫度傳感器、壓力傳感器、電參量傳感器、位移傳感器和流量傳感器；所述可復用的開關(guān)量數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水系統(tǒng)測試測量的開關(guān)量信號；所述可復用的數(shù)字量數(shù)據(jù)采集通道用于傳輸測量提升機、通風機、空氣壓縮機和主排水裝置時采用的數(shù)字式傳感器的輸出信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，當所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道為所述可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道時，所述可復用的模擬量數(shù)據(jù)采集通道由傳感器、信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路串行連接；當所述傳感器所需的信號傳輸線路較長時，所述傳感器與所述信號調(diào)理電路采用無線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述上位計算機通過Labview 軟件與所述數(shù)據(jù)采集裝置通訊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述上位計算機與所述數(shù)據(jù)采集裝置通過USB端口連接；所述Labview軟件通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫來完成對所述USB端口數(shù)據(jù)的讀寫過程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述Labview軟件通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫來完成對所述USB端口數(shù)據(jù)的讀寫過程，具體為所述Labview軟件為所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道配置通訊協(xié)議后，調(diào)用通訊驗證子VI、讀數(shù)據(jù)子VI和寫數(shù)據(jù)子VI來實現(xiàn)基于USB通道的數(shù)據(jù)通訊；所述通訊驗證子VI，用于向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送識別命令，通過其反饋信息判斷該數(shù)據(jù)采集裝置與上位計算機的連接是否正常，若連接正常，則可以執(zhí)行讀或?qū)懙牟僮鳎駝t返回連接錯誤信息；所述讀數(shù)據(jù)子VI，用于向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令，調(diào)用所述動態(tài)鏈接庫中的讀數(shù)據(jù)函數(shù)讀取該數(shù)據(jù)采集裝置上傳的數(shù)據(jù)；若連接不正常，則檢查該上位計算機與該數(shù)據(jù)采集裝置間的USB連接，直到所述上位計算機成功讀取所述數(shù)據(jù)采集裝置上傳的數(shù)據(jù)；所述寫數(shù)據(jù)子VI，用于向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送寫數(shù)據(jù)命令，在連接正常的情況下，則調(diào)用所述動態(tài)鏈接庫中的寫數(shù)據(jù)函數(shù)向所述數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送控制信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集裝置和上位計算機，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括微處理器，可復用的數(shù)據(jù)采集通道、存儲器擴展模塊和接口模塊，其中，所述微處理器分別與所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道、所述存儲器擴展模塊和所述接口模塊連接；所述可復用的數(shù)據(jù)采集通道被定義有不同的通訊協(xié)議，根據(jù)實際測試的需求選擇對應(yīng)的通訊協(xié)議，并使用選擇的通訊協(xié)議通過同一數(shù)據(jù)采集通道傳輸具有相同輸出信號類型的不同輸出信號；所述數(shù)據(jù)采集裝置通過所述接口模塊與所述上位計算機通訊。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了將功能一致又具有相同輸出信號類型的傳感器復用同一個數(shù)據(jù)采集通道，針對不同的測試需要，使用同一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對提升機、水泵、空壓機和通風機等礦用機電設(shè)備的安全性能測試。
文檔編號G06F17/40GK102176210SQ201010565550
公開日2011年9月7日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者侯瑞生, 岳保平, 李長剛, 楊彥峰, 王桂梅, 胡志軍 申請人:邯鄲市康創(chuàng)電氣有限公司