一种自动监测信号采集模块故障的系统及方法与流程

本发明涉及信号采集模块故障监测领域，具体涉及一种自动监测信号采集模块故障的系统及方法。

背景技术：

目前信号采集装置应用广泛，且在电路中起着至关重要的作用。当需要使用多个信号采集装置采集信号时，若某一信号采集装置发生，只能通过故障现象出判断某一路信号故障，而无法得知对应故障的信号采集装置，只能将所有信号采集装置断电后离线，并拆开硬件逐个进行检查，排查的工作量很大，且检修效率低。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种自动监测信号采集模块故障的系统及方法，可实时监测出信号采集装置故障，提高故障监测的准确性和时效性，减小维修难度，提高工作效率，适用范围广。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种自动监测信号采集模块故障的系统，包括信号输入模块、信号采集模块、信号处理转换模块、多路模拟开关、在线监测信号采集模块，在线监测处理模块和报警模块；

所述信号输入模块包括多个信号输入单元，用于输入信号；

所述信号采集模块包括多个信号采集单元，信号采集单元与信号输入单元对应连接，信号采集单元用于采集相应信号输入单元的模拟信号，并发送给信号处理转换模块；

所述信号处理转换模块用于将获取的模拟信号转换成数字信号，并发送给在线监测处理模块；

所述多路模拟开关连接多个信号输入单元，用于依次切换输出单个信号输入单元的模拟信号，并发送给在线监测信号采集模块；

所述在线监测信号采集模块连接多路模拟开关，经由多路模拟开关从信号输入模块采集模拟信号，并发送给在线监测处理模块；

所述在线监测处理模块用于将从在线监测信号采集模块接收的模拟信号转换成数字信号，并从信号处理转换模块和在线监测信号采集模块分别接收到的信号中提取同一时间的相同信号采集单元的数字信号，并比较从信号处理转换模块和在线监测信号采集模块接收到的信号中提取的数字信号，判断相应信号采集单元是否故障。

在上述技术方案的基础上，所述信号输入单元输入的信号包括电流信号、电压信号和开关量信号，且所述电流信号、电压信号和开关量信号对应不同的信号采集单元、多路模拟开关、在线监测采集模块。

在上述技术方案的基础上，所述电流信号、电压信号对应的信号采集单元通过串行外设接口SPI通讯总线与信号处理转换模块连接，所述开关量信号对应的信号采集单元通过总线扩展器GPIO与信号处理转换模块连接。

在上述技术方案的基础上，所述系统还包括CAN通讯模块，所述CAN通讯模块通过CAN通讯总线连接信号处理转换模块，用于接收信号处理转换模块处理后的信号，并输出所述信号。

本发明还公开了一种自动监测信号采集模块故障的方法，包括以下步骤：

S1：预设信号采集模块的采样间隔时间、多路模拟开关的开关切换间隔时间；

S2：每间隔所述采样间隔时间，信号采集模块采集一次所有信号输入单元的模拟信号，并发送给信号处理转换模块；

S3：信号处理转换模块将获取的模拟信号转换成数字信号，并发送给在线监测处理模块；

S4：根据所述开关切换间隔时间，多路模拟开关依次切换输出单个信号输入单元的模拟信号，并发送给在线监测信号采集模块；

S5：在线监测信号采集模块将接收到的模拟信号发送给在线监测处理模块；

S6：在线监测处理模块将从在线监测信号采集模块接收到的模拟信号转换成数字信号，在线监测处理模块从信号处理转换模块和在线监测信号采集模块分别接收到的信号中提取同一时间的相同信号采集单元的两个数字信号；

S7：在线监测处理模块比较所述两个数字信号是否一致，若两个数字信号不一致，在线监测处理模块触发报警模块发出相应所述信号采集单元发生故障的报警信号，并反馈给信号处理转换模块，信号处理转换模块控制相应所述信号采集单元停止采集信号。

在上述技术方案的基础上，步骤S1所述开关切换间隔时间为所述采样间隔时间的整数倍。

在上述技术方案的基础上，步骤S2所述信号采集模块采集到的模拟信号包括电流信号、电压信号和开关量信号。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明可以实时监测出信号采集单元故障，并在监测处某个信号采集单元故障后，发出相应信号采集单元故障的报警信号，提高故障监测的准确性和时效性。

本发明的多个信号采集单元相互独立，在某个信号采集单元发生故障时，只需检修相应故障的信号采集单元即可，不影响其它信号采集单元运行，减小维修难度，提高工作效率。

本发明的信号采集单元包括电流采集单元、电压采集单元和开关量采集单元，可以对电流、电压和开关量信号进行监测，适用范围广。

附图说明

图1为本发明实施例中自动监测信号采集模块故障的系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中自动监测信号采集模块故障的系统的详细结构示意图；

图3为本发明实施例中自动监测信号采集模块故障的方法流程图示意图。

图中：10-信号输入模块，111-电流信号输入单元，112-电压信号输入单元，113-开关量信号输入单元，20-信号采集模块，211-电流采集单元，212-电压采集单元，213-开关量采集单元，30-信号处理转换模块，40-多路模拟开关，41-多路电流模拟开关，42-多路电压模拟开关，43-多路开关量拓展模块，50-在线监测信号采集模块，51-在线监测电流采集模块，52-在线监测电压采集模块，53-在线监测开关量采集模块，60-在线监测处理模块，70-报警模块，80-CAN通讯模块。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种自动监测信号采集模块故障的系统，包括信号输入模块10、信号采集模块20、信号处理转换模块30、多路模拟开关40、在线监测信号采集模块50，在线监测处理模块60和报警模块70。

参见图2所示，信号输入模块10包括多个信号输入单元，用于输入信号。信号输入单元输入的信号包括电流信号、电压信号和开关量信号，且电流信号、电压信号和开关量信号对应不同的信号输入单元、信号采集单元、多路模拟开关40、在线监测采集模块50。信号输入单元包括N1个电流信号输入单元111、N2个电压信号输入单元112和N3个开关量信号输入单元113。

信号采集模块20包括信号采集单元，信号采集单元与信号输入单元对应连接。信号采集单元包括对应连接的N1个电流采集单元211、N2个电压采集单元212和N3个开关量采集单元213，用于采集相应信号输入单元的模拟信号，并发送给信号处理转换模块30。信号采集模块20可以采集多种不同的电流、电压和开关量信号，适用范围广。多个信号采集单元相互独立，在某个信号采集单元发生故障时，只需检修相应故障的信号采集单元即可，不影响其它信号采集单元运行，减小维修难度，提高工作效率。

信号处理转换模块30控制信号采集模块20，并用于将获取的模拟信号转换成数字信号，发送给在线监测处理模块60。电流采集单元211、电压采集单元212通过串行外设接口SPI通讯总线与信号处理转换模块30连接，开关量采集单元213通过总线扩展器GPIO与信号处理转换模块30连接。

多路模拟开关40连接信号输入单元，用于依次切换输出单个信号输入单元的模拟信号，并发送给在线监测信号采集模块50。多路模拟开关40包括一个多路电流模拟开关41、多路电压模拟开关42和多路开关量拓展模块43。多路电流模拟开关41输入端连接N1个电流信号输入单元111，用于依次切换输出第1至N1个电流信号输入单元111的模拟信号。多路电压模拟开关42输入端连接N2个电压信号输入单元112，用于依次切换输出第1至N2个电压信号输入单元112的模拟信号。多路开关量拓展模块43输入端连接N3个开关量信号输入单元113，用于依次切换输出第1至N1个开关量信号输入单元113的模拟信号。

在线监测信号采集模块50连接多路模拟开关40，经由多路模拟开关40从信号输入模块10采集模拟信号，并发送给在线监测处理模块60。在线监测信号采集模块50包括对应连接的在线监测电流采集模块51、在线监测电压采集模块52和在线监测开关量采集模块53。

在线监测处理模块60连接信号处理转换模块30、在线监测信号采集模块50和报警模块70，用于将从在线监测信号采集模块50接收的模拟信号转换成数字信号，并从信号处理转换模块30和在线监测信号采集模块50分别接收到的信号中提取同一时间的相同信号采集单元的两个数字信号，并比较两个数字信号，判断相应信号采集单元是否故障。

本发明的系统还包括CAN通讯模块80，CAN通讯模块80通过CAN通讯总线连接信号处理转换模块30，用于接收信号处理转换模块30处理后的信号，并输出给用户。

参见图3所示，本发明还公开了一种自动监测信号采集模块故障的方法，包括以下步骤：

S1：预设信号采集模块20的采样间隔时间、多路模拟开关40的开关切换间隔时间；

S2：每间隔采样间隔时间，信号采集模块20采集一次所有信号输入单元的模拟信号，并发送给信号处理转换模块30；

S3：信号处理转换模块30将获取的模拟信号转换成数字信号，并发送给在线监测处理模块60；

S4：根据开关切换间隔时间，多路模拟开关40依次切换输出单个信号输入单元的模拟信号，并发送给在线监测信号采集模块50；

S5：在线监测信号采集模块50将接收到的模拟信号发送给在线监测处理模块60；

S6：在线监测处理模块60将从在线监测信号采集模块50接收到的模拟信号转换成数字信号，在线监测处理模块60从信号处理转换模块30和在线监测信号采集模块50分别接收到的信号中提取同一时间的相同信号采集单元的两个数字信号；

S7：在线监测处理模块60比较两个数字信号是否一致，若两个数字信号不一致，在线监测处理模块60触发报警模块70发出相应的信号采集单元发生故障的报警信号，并反馈给信号处理转换模块30，信号处理转换模块30控制相应的信号采集单元停止采集信号。

上述多路模拟开关40的开关切换间隔时间为信号采集模块20的采样间隔时间的整数倍。

本实施例中，信号采集装置采集如下信号：电流信号0-24mA，开关量信号0/1，电压信号0-10V。

本发明可以实时监测出信号采集单元故障，并在监测处某个信号采集单元故障后，发出相应信号采集单元故障的报警信号，提高故障监测的准确性和时效性。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。