辐照数据采集仪及采集方法与流程

本申请涉及信息处理技术领域，具体而言，涉及一种辐照数据采集仪及采集方法。

背景技术：

太阳辐照度和辐照量的采集在分析光热和光伏系统性能中占据重要的地位，是人类从太阳能获取能源速率和总量的数值反映。

现有太阳辐照度和辐照量的采集都是通过采集总辐射表和直接辐射表等传感器的数据，完成数据采集的。总辐射表和直接辐射表是测试太阳总辐照度、总辐照量、直接辐照度等辐照信息的终端设备，它们将辐照信息变为毫伏信号输出，采集设备采集毫伏信号，进行模数转换，进行计算后转换成相应的参数数值。但是由于配件制造水平、组装工艺等因素影响，每一块辐射表终端设备都具有一个修正系数，称之为表灵敏度，只有让灵敏度系数参与计算，才能得到准确的太阳辐照数据。

由于每一块辐射表都有一个由自身结构决定的灵敏度系数，而这一系数决定了采集数据的准确性，目前使用的采集设备，几乎是一个采集设备对应一块辐射表，在使用过程中，每更换一块辐射表就需要输入一次灵敏度系数，这一过程对于使用者来说过于繁琐，如果某次外出携带的总辐射表和采集设备不匹配，则需要用户重新进行设置操作，来实现两者的匹配。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种辐照数据采集仪及采集方法，以改善现有技术中存在的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种辐照数据采集仪，包括：巡检模块、模数转换模块和工控机；所述巡检模块与多个采集接口相连，每个采集接口用于与一个辐射表相连，所述巡检模块与所述模数转换模块连接，所述模数转换模块与所述工控机连接；所述巡检模块用于依次对每个采集接口进行数据采集，以获得每个所连的辐射表所采集的原始辐照数据，所述巡检模块还用于将获得的原始辐照数据发送给所述模数转换模块，所述模数转换模块用于对所述原始辐照数据进行模数转换，并将转换后得到的中间辐照数据发送给所述工控机，所述工控机用于按照与采集接口对应的灵敏度参数对中间辐照数据进行计算，获得目标辐照数据。

在上述方案中，辐照数据采集仪可以同时连接多块辐射表，每块辐射表的灵敏度参数与其所连的采集接口一一对应，因此，外出采集时，使用者只要携带有这多块辐射表中的一个或者多个，则可以不需要重新设置参数，匹配性问题得到改善。并且，多块辐射表可随机搭配的同时，还可以同时采集到多个角度平面内的辐照数据，数据采集更加全面。

在一种可选的实施方式中，所述辐照数据采集仪还包括：与所述工控机相连的存储卡，所述工控机还用于将所述目标辐照数据写入到所述存储卡内。

在一种可选的实施方式中，所述辐照数据采集仪还包括：与所述工控机相连的显示屏，所述工控机还用于向所述显示屏发送显示指令，以控制所述显示屏对所述目标辐照数据进行显示。

在一种可选的实施方式中，所述显示屏为触摸显示屏，所述触摸显示屏用于显示每一采集接口的编号，并接收用户所输入的与采集接口相连的辐射表所对应的灵敏度参数，所述触摸显示屏还用于将接收的灵敏度参数发送给所述工控机，所述工控机用于将采集接口和相应的灵敏度参数一一对应存储。

通过触摸显示屏，使用户可以针对每一采集接口，输入相应的灵敏度参数，从而在工控机内形成采集接口和灵敏度参数的一一对应关系。

在一种可选的实施方式中，所述辐照数据采集仪还包括：与所述工控机相连的通信模块，所述工控机通过所述通信模块与数据中心通信连接，所述工控机还用于通过所述通信模块将所述目标辐照数据发送到所述数据中心。

利用此辐照数据采集仪，不仅可关注现场短期的检测与监测，还可解决长期监测的需求，通过远程数据传输功能，在有需求的情况下可以进行数据远程传输，完成远程监测任务。

在一种可选的实施方式中，所述辐照数据采集仪还包括：电池和开关电源，所述辐照数据采集仪中的各电路模块通过所述电池或者所述开关电源供电；所述开关电源与电源接口相连，所述电源接口用于与市电电源相连，所述开关电源用于将市电的交流电转换为所需的直流电。

本实施例中的辐照数据采集仪可以连接外部电源，也可以使用电池供电。在市电没有到达的地方或者使用时需要架设很长的供电电线的情况下，可选择电池供电，于是，该采集仪的使用场所可以不受限制。

第二方面，本申请实施例提供一种辐照数据采集方法，应用于如第一方面所述的辐照数据采集仪，所述方法包括：巡检模块依次对每个采集接口进行数据采集，以获得每个所连的辐射表所采集的原始辐照数据，并将获得的原始辐照数据发送给模数转换模块；模数转换模块对所述原始辐照数据进行模数转换，并将转换后得到的中间辐照数据发送给工控机；工控机按照与采集接口对应的灵敏度参数对中间辐照数据进行计算，获得目标辐照数据。

在一种可选的实施方式中，所述工控机按照与采集接口对应的灵敏度参数对中间辐照数据进行计算，包括：所述工控机在收到模数转换模块发送的中间辐照数据后，验证所述中间辐照数据的数据格式，若所述中间辐照数据的数据格式正确，则验证所述中间辐照数据的数值是否处于预设的数值范围内；若所述中间辐照数据的数值处于所述预设的数值范围内，则按照与采集接口对应的灵敏度参数对中间辐照数据进行计算。

在一种可选的实施方式中，所述辐照数据采集仪还包括：与所述工控机相连的存储卡、显示屏和通信模块，所述工控机通过所述通信模块与数据中心通信连接；在获得目标辐照数据之后，所述方法还包括：所述工控机将所述目标辐照数据写入到所述存储卡内；所述工控机向所述显示屏发送显示指令，以控制所述显示屏对所述目标辐照数据进行显示；所述工控机通过所述通信模块将所述目标辐照数据发送到所述数据中心。

在一种可选的实施方式中，所述辐照数据采集仪还包括：与所述工控机相连的触摸显示屏，所述方法还包括：所述触摸显示屏显示每一采集接口的编号，并接收用户所输入的与采集接口相连的辐射表所对应的灵敏度参数；所述触摸显示屏将接收的灵敏度参数发送给所述工控机；所述工控机将采集接口和相应的灵敏度参数一一对应存储。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的辐照数据采集仪的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的辐照数据采集仪的正面示意图；

图3为本申请实施例提供的辐照数据采集仪的背面示意图；

图4为本申请实施例提供的辐照数据采集仪的侧面示意图；

图5为本申请实施例提供的辐照数据采集方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的辐照数据采集方法中的某一具体操作的流程图。

图标：100-辐照数据采集仪；101-巡检模块；102-模数转换模块；103-工控机；104-采集接口；105-辐射表；106-显示屏；107-电源开关；108-电源接口；109-存储卡安装口；110-usb接口；111-散热孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为改善现有技术中存在的技术问题，本申请实施例提供一种辐照数据采集仪，可同时连接多块辐射表，每块辐射表的灵敏度参数与其所连的采集接口一一对应，使用者无需额外注意外出时携带的设备间的匹配性问题，并且，在多块辐射表可随机搭配的同时，又可以同时采集多个角度平面内的辐照数据。图1示出了该辐照数据采集仪的结构示意图，如图1所示，辐照数据采集仪100(以下简称采集仪)包括：巡检模块101、模数转换模块102和工控机103；巡检模块101与多个采集接口104相连，每个采集接口104用于与一个辐射表105相连，巡检模块101与模数转换模块102连接，模数转换模块102与工控机103连接。

在一种具体实施例中，采集仪设置有四个采集接口，且每个采集接口均连接一辐射表，其中的对应关系可以是：辐射表1连接接口1、辐射表2连接接口2、辐射表3连接接口3、辐射表4连接接口4。

采集仪100还包括：仪器外壳(图1未示出)，巡检模块101、模数转换模块102和工控机103均设置于该仪器外壳内部，多个采集接口104可设置于仪器外壳的背面，以便于与辐射表105相连。

本实施例中所述的辐射表包括但不限于总辐射表、直接辐射表，其还可以是任意能够测量太阳总辐照度、总辐照量或者直接辐照度等参数的终端设备。

如图1所示的采集仪，在使用过程中，采集仪100通过四个采集接口104获取所连辐射表105所采集的原始辐照数据，巡检模块101通过连接排线分别与每个采集接口104连接，巡检模块101依次对每个采集接口104进行数据采集，以获得每个所连的辐射表105所采集的原始辐照数据，然后，巡检模块101将获得的原始辐照数据发送给模数转换模块102。模数转换模块102接收到巡检模块101发来的原始辐照数据，进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号，得到中间辐照数据，模数转换模块102通过通讯接口与工控机103连接，模数转换模块102将中间辐照数据发送至通讯接口，工控机103对通讯接口发来的数据进行计算处理，利用内部存储的灵敏度参数参与计算，获得最终的目标辐照数据。

在一种具体的实施例中，巡检模块每读一个接口的时间例如为200ms，巡检模块读取接口1中的原始辐照数据，读取时长200ms，将其发送至模数转换模块，然后依次读取接口2中的原始辐照数据，读取时长200ms，将其发送至模数转换模块，然后读取接口3中的原始辐照数据，读取时长200ms，将其发送至模数转换模块，然后读取接口4中的原始辐照数据，读取时长200ms，将其发送至模数转换模块。于是，巡检模块在一秒钟内可以读取5次接口的数据。

模数转换模块依次接收到巡检模块发来的接口1的原始辐照数据、接口2的原始辐照数据、接口3的原始辐照数据和接口4的原始辐照数据。在模数转换模块中设有内存空间，该内存空间可以存储所收到的多组数据(比如巡检模块近10次发来的数据)，并按照先后顺序进行存储。

工控机103与模数转换模块102之间的数据通信可以以应答式进行。比如，工控机103向模数转换模块102发送采集数据指令，模数转换模块102收到采集数据指令后，将内存空间中存储的多个中间辐照数据中排序最前的中间辐照数据发送给工控机103，予以应答。模数转换模块102以预设的数据格式向工控机103返回中间辐照数据。

在进行数据采集之前，在工控机103内预先存储有采集接口和灵敏度参数的一一对应关系。在一次处理流程中，巡检模块读取到接口1的原始辐照数据，将其发送到模数转换模块，模数转换模块将接口1的原始辐照数据进行转换，得到接口1对应的中间辐照数据，工控机收到接口1的中间辐照数据，按照与接口1所对应的灵敏度参数对该中间辐照数据进行计算，得到准确的接口1的目标辐照数据。

可选的，该采集仪还包括：与工控机相连的存储卡，工控机还用于将目标辐照数据写入到存储卡内。

可选的，该采集仪还包括：与工控机相连的显示屏，工控机还用于向显示屏发送显示指令，以控制显示屏对目标辐照数据进行显示。

可选的，该采集仪还包括：与工控机相连的通信模块，工控机通过通信模块与数据中心通信连接，工控机还用于通过通信模块将目标辐照数据发送到数据中心。

在经工控机的计算处理后，得到目标辐照数据。目标辐照数据的下一步处理包括：第一，将目标辐照数据发往显示屏进行显示，第二，将目标辐照数据写入到存储卡中进行存储，第三，将目标辐照数据发往远端的数据中心，实现远程显示和存储。

在一种可选的实施例中，上述所述的显示屏可以为触摸显示屏，该触摸显示屏用于显示每一采集接口的编号，并接收用户所输入的与采集接口相连的辐射表所对应的灵敏度参数，该触摸显示屏还用于将接收的灵敏度参数发送给工控机，最终，工控机将采集接口和相应的灵敏度参数一一对应存储。

例如，采集仪对其所设置的四个采集接口依次编号1、2、3、4，在显示屏的界面上依次标注出接口1、接口2、接口3、接口4进行区分，在设置接口1的灵敏度参数时，用户将接口1当前已连接或者待连接的辐射表的灵敏度参数进行输入，使工控机能够获知到接口1所对应的灵敏度参数，这样依次完成四个采集接口的灵敏度参数的设置，并在工控机内固化。

在另一种可选的实施例中，上述显示屏可以不为触摸显示屏。该采集仪还包括：一输入装置，该输入装置可以用于用户进行灵敏度参数的输入。例如该输入装置可以为键盘，显示屏上显示出每一采集接口的编号，用户可以针对某一采集接口或者某多个采集接口，通过键盘键入此采集接口当前已连接或者待连接的辐射表的灵敏度参数，或者，该输入装置还可以是鼠标，用户可以通过鼠标在显示屏上点击相应的采集接口，并点击相应的数字，完成灵敏度参数的输入。

图2示出了该辐照数据采集仪的正面示意图，图3示出了该辐照数据采集仪的背面示意图，图4示出了该辐照数据采集仪的侧面示意图。如图2，在仪器外壳的正面安装有显示屏106的面板、电源开关107，如图3，在仪器外壳的背面安装有：多个采集接口104、电源接口108、usb接口110(可用于连接鼠标或者实现数据转存等)、存储卡安装口109(可用于安装存储卡)。显示屏106可以为触摸显示屏，通过触摸显示屏可显示数据、设置参数、操作与存储。

可选的，采集仪的电源系统包括：电池和开关电源，辐照数据采集仪中的各电路模块通过电池或者开关电源供电。开关电源与设置于外壳背面的电源接口相连，电源接口用于与市电电源相连，开关电源用于将市电的交流电转换为所需的直流电，由于采集仪中待供电的各电路模块所需的工作电压不同，开关电源可输出多路不同电压的直流电。电池可以选择容量为12000mah的蓄电池，可支持采集仪连续使用24小时以上，在户外数据采集时可确保采集仪的稳定续航。

在使用过程中，如果需要进行操作，可通过显示屏进行触摸操作，也可通过usb接口连接鼠标操作；完成数据采集后，如需将目标辐照数据导出设备，可通过存储卡安装口将存储卡取出，完成数据导出，也可在通电的状态下通过usb接口或者其他的专用数据接口，使用数据线将目标辐照数据导出。

如图4中的侧面示意图，该采集仪还包括：散热孔111，散热孔111设置于仪器外壳的至少一个侧面上，用于通风散热，避免采集仪内部的电路产生的热量堆积，导致电路模块故障。

图5示出了本申请实施例中的辐照数据采集方法，该方法用于上一实施例所提供的辐照数据采集仪，以进行辐照数据的采集。如图5所示，该采集方法包括：

步骤210：巡检模块依次对每个采集接口进行数据采集，以获得每个所连的辐射表所采集的原始辐照数据，并将获得的原始辐照数据发送给模数转换模块。

在打开采集仪后，首先进行相关参数的设置，也即将每一个采集接口所连的辐射表的灵敏度参数输入，并与采集接口对应，固化在工控机内。可选的，采集仪还包括：与工控机相连的显示屏和输入装置，如图6所示，参数设置的一种具体实施方式包括：

步骤310：显示屏显示每一采集接口的编号。

假设采集仪设置有四个采集接口，那么，采集仪对四个采集接口依次编号1、2、3、4，并在显示屏上依次标注出接口1、接口2、接口3、接口4。

步骤320：输入装置接收用户所输入的与采集接口相连的辐射表所对应的灵敏度参数。

用户可根据显示屏上显示的接口编号，输入与采集接口相连的辐射表所对应的灵敏度参数。比如，用户选择接口1，在接口1所对应的输入框内输入相应的灵敏度数值，完成接口1的灵敏度设置，然后依次完成接口2、接口3、接口4的灵敏度设置，操作步骤与接口1一致。

步骤330：输入装置将接收的灵敏度参数发送给工控机。

步骤340：工控机将采集接口和相应的灵敏度参数一一对应存储。

上述步骤320-330中的输入装置可以是指键盘或者鼠标等装置，通过此输入装置可便于用户输入灵敏度参数，当然，该输入装置也可以与前述的显示屏结合在一起作为一个装置，即形成一触摸显示屏，该触摸显示屏可用于执行步骤310-330。

在设置完成灵敏度参数后，巡检模块依次读取每个采集接口传来的原始辐照数据。

步骤220：模数转换模块对原始辐照数据进行模数转换，并将转换后得到的中间辐照数据发送给工控机。

模数转换模块每接收一次原始辐照数据，即对该原始辐照数据进行模数转换，得到相应的数字信号(即中间辐照数据)，在模数转换模块的内存空间中可同时存储有多组中间辐照数据，并按照一定的先后顺序存储。工控机与模数转换模块之间的数据通信可以以应答式进行。具体的，工控机向模数转换模块发送采集数据指令，模数转换模块在收到采集数据指令后，将内存空间中存储的多组中间辐照数据中排序最前的中间辐照数据发送给工控机，予以应答。应答时，模数转换模块以预设的数据格式向工控机返回中间辐照数据。工控机每发送一次采集数据指令，则模数转换模块返回一次中间辐照数据。

步骤230：工控机按照与采集接口对应的灵敏度参数对中间辐照数据进行计算，获得目标辐照数据。

工控机在收到模数转换模块发送的中间辐照数据后，首先验证中间辐照数据的数据格式，若所收到的中间辐照数据的数据格式正确，则进一步验证中间辐照数据的数值是否处于预设的数值范围内；若中间辐照数据的数值处于预设的数值范围内，则按照与采集接口对应的灵敏度参数对中间辐照数据进行计算。

太阳辐照数据的数值应当在一个固定的范围内，在数据格式不正确或者数值超出此范围的情况下，都不予采用此中间辐照数据。

可选的，出现上述验证不通过的情形一般是由于硬件的连接问题所致，因此，在出现数据格式不正确或者数据数值超出预设的数值范围的情况下，可在采集仪的显示屏上显示提示信息，以提醒工作人员对各个环节进行故障的排查，排查的内容可包括：采集接口是否连接、所使用的信号线是否有问题、采集接口的次序是否正确、灵敏度的设置是否正确等。

若所收到的中间辐照数据的格式正确且数值处于预设的数值范围内，则工控机对此中间辐照数据进行计算。一种计算过程例如为，工控机通过通讯接口收到的数值为10，那么，将此数值乘以一个固定的倍率，得到一个乘积结果，然后，将该乘积结果除以对应的灵敏度参数，如果该中间辐照数据是从接口2的原始辐照数据得到，那么则除以接口2所对应的灵敏度参数，最终得到的就是真实的辐照数值，即目标辐照数据。

可选的，采集仪还包括：与工控机相连的存储卡、显示屏，在得到目标辐照数据后，工控机通过显示屏对目标辐照数据进行显示并利用存储卡进行存储。此外，在开发此采集仪时，不仅关注现场短期的检测与监测，还考虑长期监测的需求，预留了远程数据传输功能，在有需求的情况下还可以进行数据远程传输，完成远程监测任务。该采集仪还包括：通信模块，工控机通过通信模块与数据中心通信连接。

在获得目标辐照数据之后，分块进行下一步骤，第一，工控机将目标辐照数据写入到存储卡内，第二，工控机向显示屏发送显示指令，以控制显示屏对目标辐照数据进行显示，第三，工控机通过通信模块将目标辐照数据发送到数据中心。

每一个采集仪都会有一个唯一的数字地址，出厂前需要在数据中心写入各采集仪的数字地址和数据发送格式，并调试采集仪是否能连接上数据中心，调试通过后出厂。在采集仪上电后，通信模块自动连接数据中心，并随工控机的处理过程不断从工控机中读取数据，定时与数据中心通信。在采集仪上设置有指示灯，该指示灯用于指示采集仪是否连接上数据中心，连接上则绿灯亮，有数据发送接收时，则黄灯闪烁。

目标辐照数据发送成功后，则可以在远程的数据中心进行下一步的编译和显示。本实施例中的数据中心可以实现远程接收数据，例如一次数据采集过程需要5天，第一天在现场安装调试好采集仪之后，工作人员即可离场，每天通过登录数据中心，查看采集数据，下载采集数据，而不必每天前往现场。

综上所述，本申请实施例具有的技术效果包括：

1、本实施例中的采集仪可以同时连接多块辐射表，每块辐射表的灵敏度参数与其所连的采集接口一一对应，外出采集时，使用者只要携带有这多块辐射表中的一个或者多个，则可以不需要重新设置参数，因此使用者无需额外注意外出时携带的设备间的匹配性问题。并且，在多块辐射表可随机搭配的同时，又可以同时采集多个角度平面内的辐照数据。比如，采集仪上设置有四个采集接口，可分别连接四个辐射表，其中，辐射表1可安装于朝向东的方向上且采集角度为a，辐射表2可安装于朝向西的方向上且采集角度为b，辐射表3可安装于朝向南的方向上且采集角度为c，辐射表4可安装于朝向北的方向上且采集角度为d，从而可以更加全面地采集到不同方向、不同角度的辐照数据。

2、本实施例中的采集仪可以连接外部电源，也可以使用电池供电。使用外部电源时，通过仪器外壳上的电源接口将市电引至开关电源，将交流电转换为所需的直流电，供内部各电路模块使用。如果不具备市电条件，则电池电路导通，供内部各电路模块用电。电池与开关电源通过电路器件隔离，保证电路逻辑和用电安全。

3、本实施例中的采集仪采用存储卡存储数据，其可以拥有8g容量的存储空间，甚至16g或者更大容量的存储空间，能够容纳更多数据，同时，可通过usb接口或者存储卡直接转存数据，操作方便，不需使用专用软件。

4、本实施例中的采集仪操作步骤简单，可视化设置界面，可以达到开机自动进入采集状态，一步实现数据采集，对使用者十分友好。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。