一种实时数据采集系统及其掉电数据保存电路、方法_2

文档序号:9707912阅读:来源:国知局
对采集到的数据进行分析处理,是当下信息技术领域不可或缺的环节。
[0026]请参阅图1,本发明提供的实时数据采集系统的掉电数据保存电路,包括AC-DC开关电源10、储能模块20、交流掉电检测模块30、电源切换模块40、定时器模块50、系统控制模块60、可移动存储装置70和实时时钟模块80。
[0027]所述AC-DC开关电源10,用于将交流电输入端J输入的交流电转换成直流电,并输出给电源切换模块40和储能模块20。所述交流电输入端J连接市电,给AC-DC开关电源10提供220V的交流电。所述AC-DC开关电源10可输出两路电压,所述AC-DC开关电源10的第一输出端输出5V的直流电,所述AC-DC开关电源10的第二输出端输出12V的直流电。
[0028]所述储能模块20,用于通过内置的储能电容储存电能。所述储能电容可以是极性电容、法拉电容等,本实施例中,优选为法拉电容。
[0029]所述电源切换模块40,用于在AC-DC开关电源10和储能模块20之间切换,使AC-DC开关电源10或储能模块20为实时数据采集系统供电。
[0030]所述交流掉电检测模块30,用于实时检测交流电输入端J是否掉电,并将检测结果输出给系统控制模块60。掉电检测前端的220V交流信号,准确快速检测掉电信息,区别于市场上常见的检测直流输入电压的做法,可以快速响应掉电事件,及时进入紧急数据存储流程处理。
[0031 ]所述实时时钟模块80,用于提供实时时间。本实施例中,所述实时时钟模块80为RTC,即时钟芯片。
[0032]所述可移动存储装置70,用于存储数据。所述可移动存储装置70包括SD卡、TF卡(快闪存储器卡)、U盘、固态硬盘等,本实施例中,为TF卡。本发明采用程序与数据分开存储的方式,将实时数据采集系统的数据存储于TF卡上,而操作系统和应用程序仍然采用传统的芯片Flash或硬盘等介质存储。这样的好处是方便保护实时数据,实时数据是不断在往存储介质读写的数据,而存储介质在写的过程中如果掉电,则非常容易造成数据丢失,甚至损害传统的机械式硬盘,因此采用独立的具有坏块管理功能的TF卡存储实时数据是最佳选择。
[0033]所述系统控制模块60,用于在交流电输入端J没有掉电时,将实时数据采集系统的采集模块90采集的实时数据保存在可移动存储装置70中;在交流电输入端J掉电时,通过电源切换模块40将实时数据采集系统的供电切换到由储能模块20供电,并读取掉电时实时时钟模块80中的实时时间,将该实时时间作为掉电断点时间数据与所述采集模块30在掉电时采集的断点数据一并存储到可移动存储装置70中,切断所述采集模块90的供电;仅保留系统控制模块60、可移动存储装置70和实时时钟模块80(实时数据采集系统能够运行的最小系统)的供电,以确保。所述断点数据指的是由于突然掉电导致采集中断而产生的不完整的实时数据。所述系统控制模块60优选为实时数据采集系统的处理器。
[0034]所述交流电输入端J连接AC-DC开关电源10的输入端和交流掉电检测模块30的输入端,所述AC-DC开关电源10的第一输出端连接电源切换模块40的第一输入端;所述AC-DC开关电源10的第二输出端通过所述储能模块20连接电源切换模块40的第二输入端;所述交流掉电检测模块30的输出端连接系统控制模块60的掉电信号输入端1,所述电源切换模块40输出端连接系统控制模块60的电源输入端2,所述系统控制模块60的电源控制端3连接电源切换模块40的控制端;所述系统控制模块60的数据输入端4连接采集模块90;所述系统控制模块60还连接可移动存储装置70和实时时钟模块80。
[0035]由此可知,本发明提供的实时数据采集系统的掉电数据保存电路,便于实时采集到的数据和掉电时采集的断点数据的复制和备份保存,采用储能电容作为备用电能,成本低、适用范围广。
[0036]所述系统控制模块60、采集模块90和电源控制模块910属于实时数据采集系统中的模块,即,所述掉电数据保存电路与实时数据采集系统共用处理器,无需增加额外成本。所述采集模块90用于实时采集数据。所述电源控制模块910,用于给采集模块90提供电源,所述电源控制模块910内置有M0S开关(M0S管),所述系统控制模块60通过所述M0S开关控制电源控制模块910,从而实现对采集模块90供电的控制。为了减少在法拉电容供电时,整个实时数据采集系统的功耗,所述系统控制模块60在法拉电容供电时,切断外部采集电路(采集模块90和电源控制模块910)的供电,达到减小法拉电容负载的效果,只保留采集数据系统的最小系统和TF卡存储部分的功能;直到完成数据存储,掉电事件和数据上传完成后,关闭电源。这种做法最大程度的减少了法拉电容的负载,可以选择法拉电容的容量也更小,即降低了成本,也更有利于加长数据采集系统掉电的延时时间,此发明能适应更广泛的数据采集系统。
[0037]进一步的,所述系统控制模块60还用于将掉电断点时间数据和断点数据存储到可移动存储装置70后,将掉电断点时间数据和断点数据上传到后台服务器,并关闭实时数据采集系统的应用程序,在应用程序关闭后,断开电源切换模块40,实现实时数据采集系统的断电关机。换而言之,所述系统控制模块60将掉电前采集的数据保存起来,并将掉电时间也存起来后,设置在所述系统控制模块60中的软件开始启动电源关闭流程,在此流程中,系统控制模块60将首先完成掉电的断点数据的上传,对于实时采集系统,需要将数据传输到远端的后台服务器去分析处理;系统控制模块60将掉电数据,掉电时间等信息一次性上传到远端,告知后台服务器,开始进入断点状态;然后系统控制模块60开始关闭应用程序,之后控制切断电源的GP10口,将备用电源供电开关切断(S卩,断开储能模块与电源切换模块的连接),实现断电关机。
[0038]更进一步的,所述系统控制模块60还用于在交流电输入端J重新来电后,自动续点保存数据,并采集来电时实时时钟模块80中的时间,将该时间作为来电时间与续点保存的数据保存到TF卡内,这样可以保障掉电前的所有数据完整记录,同时能准确的记录掉电的时间点和重新来电的时间点,确保数据的准确、安全。
[0039]由此可知,本发明提供的掉电数据保存电路,集软件、硬件的处理方案一体的,解决了掉电瞬间实时数据保存,处理,上报,关闭应用程序及电源控制等一系列问题,全程自动化控制,无需人工操作,避免了突然掉电对实时数据采集系统的损害,不会出现数据丢失的情况。
[0040]所述定时器模块50,用于在交流电输入端J掉电时开始计时,在预定时间后输出控制信号使电源切换模块40断开,实现实时数据采集系统的断电关机。所述交流掉电检测模块30的输出端还通过定时器模块50连接电源切换模块40的控制端。本发明采用软件和硬件两种方式关机(系统控制模块60控制关机、定时器模块50控制关机),即,软件(系统控制模块60)优先判断是否完成数据存储,如果完成则由软件自动关闭储能模块20,如果因为软件运行本身的问题而超出预定时间,则由定时器模块50输出关闭信号,断开电源切换模块40,实现关机。这样,两种关机方式,确保了实时数据采集系统在法拉电容能量耗尽前关机。本实施例中,所述预定时间不超过2分钟,优选的,为2分钟。所述定时器模块50优选为555定时器。
[0041 ]请参阅图2,所述交流掉电检测模块30包括第一二极管D1、第一芯片U1、第二芯片U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和第一 M0S管Q1;所述第一芯片U1的第一交流输入端1AC和第二交流输入端2AC为交流掉电检测模块30的输入端、连接交流电输入端J,所述第一芯片U1的正极输出端+3通过第一电阻R1连接第二电阻R2的一端、第一二极管D1的负极、第一电容C1的一端和第二芯片U2的V+端,所述第二电阻R2的另一端连接第一芯片U1的负极输出端-4、第一二极管D1的正极、第一电容C1的另一端和第二芯片U2的V-端;所述第二芯片U2的
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