一种探测器智能控制系统、控制方法及pet设备的制造方法_4

文档序号:8480841阅读:来源:国知局
,第一控制器228进一步包括一组第五类接口225、至少一组第一类接口 221以及、一组第三类接口 223以及ID确认单元;第二控制器229包括一组第六类接口以及至少一组第二类接口此外,第一控制器、第二控制器设有一第七类接口 227,第七类接口 227为外设扩展接口以连接外设控制单元用于第一控制器和/或第二控制器RAM以及FLASH的扩展。
[0110]第一控制器228与第二控制器229分别独立设置,二者可为MCU、DSP、CPLD, FPGA中的任意一种,且二者之间还设有用于数据交互第四类接口 224,第一类接口 221、第二类接口 222、第三类接口 223为RS232接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口、光纤接口、SP1、I2C、GP1、FSMC中的任意一种,第五类接口 225以及第六类接口 226为实现与外部控制模块210之间经由IP或CAN通信连接,故为以太网接口或CAN接口。
[0111]第一控制器228用于解析、处理经由第五类接口 225传输的探测器250及数据传输及控制模块220控制报文,同时反馈探测器250以及数据传输及控制模块220的信息。
[0112]第五类接口 225经由设备接入单元212与报文存储与下发部213通信连接以用于探测器250的参数查询与配置、探测器250与数据传输及控制模块220的固件升级。
[0113]至少一组第一类接口 221和多组探测器250分别连接用于探测器250控制报文传输及信息反馈,本实施例中,第一类接口 221的数量对应多个探测器250的数量设置,每一个探测器250分别经由一组第一类接口 221、与数据传输及控制模块通信220连接。
[0114]ID确认单元经由第五类接口 225与外部控制模块210相连以用于告知并确认外部控制模块210此组数据传输及控制模块220的ID信息以避免控制指令的错发。
[0115]至少一组第三类接口 223为预留控制接口以用于工作状态监测模块230、外部工作环境监测模块240的接入与处理。
[0116]工作状态监测模块230用于监测探测器250、数据传输及控制模块220的工作状态参数并将二者的工作状态参数发送至第一控制器228,第一控制器228的第五类接口 225经由设备接入单元212与第三控制器的性能与工作状态参数配置部215通信连接以用于动态配置探测器250、数据传输及控制模块220的工作参数,或驱动工作状态监测模块230动态调整其监控设备的工作状态,使得探测器250与数据传输及控制模块220处于最佳工作状态。本实施例中,其包括风扇监测与控制模块231、电源监测与控制模块232 —种或多种组合。
[0117]风扇监测与控制模块231 —端与多个风扇相连,风扇监测与控制模块231的另一端经由其中一第三类接口与第一控制器228相连以用于接受智能控制系统的驱动动态调整多个风扇的转速,从而调整探测器250、数据传输及控制模块220的工作温度。当智能控制系统即性能与工作状态参数配置部215判断工作温度过高时,则发送指令控制风扇转速提高,当性能与工作状态参数配置部215判断工作温度较低时,则发送指令控制风扇转速降低,若第一控制器228功能足够强大时,上述性能与工作状态参数配置部215也可设置在第一控制器228中。
[0118]电源监测与控制模块232 —端与探测器250、数据传输及控制模块220的电源相连、电源监测与控制模块232的另一端经由其中一第三类接口与第一控制器228相连以用于接受智能控制系统的驱动动态配置电源的输出。智能控制系统即性能与工作状态参数配置部215最终经由第五类接口接受电源监测与控制模块232发送的探测器250、数据传输及控制模块220的实时工作电压大小,性能与工作状态参数配置部215中设有性能与工作状态模型,该性能与工作状态模型经由多次模拟实验统计获得,用以确定不同电压大小下探测器的工作情况,若经由性能与工作状态模型判断该工作电压处于异常,则性能与工作状态参数配置部215发送控制指令至电源监测与控制模块232,电源监测与控制模块232解析指令后调整探测器250、数据传输及控制模块220电源的输出,使得探测器250、数据传输及控制模块220的工作电压处理正常状态。
[0119]外部工作环境监测模块240用于实时监测探测器250、数据传输及控制模块220的外部工作环境参数,并经由第三类接口 223将实时工作环境参数发送至第一控制器228,第一控制器228的第五类接口 225经由设备接入单元212与性能与工作状态参数配置部215通信连接以及时或者并提醒操作人员处理环境参数的异常情况,使得探测器250、数据传输及控制模块220始终处于最佳工作状态。本实施例中,外部工作环境监测模块240工作温度监测模块241、环境湿度监测模块242中的一种或多种组合。
[0120]工作温度监测模块241 —端与一温度传感单元相连、另一端与经由其中一第三类接口与第一控制器218相连以实时监测探测器250、数据传输及控制模块220的工作温度信息;环境湿度监测模块242 —端与湿度传感单元相连、另一端与经由其中一第三类接口 223与数据传输及控制模块220相连以实时监测探测器250、数据传输及控制模块220的工作湿度信息。
[0121]第二控制器229用于接收、采集转发探测器原始数据或者用于接收、采集、预处理探测器250原始数据并转发探测器250的预处理数据,数据处理单元229的预处理步骤在采集与转发之间执行,包括筛选、过滤、算法实现、标记、封包、组包、缓存、发包数据操作的一种或者多种组合。至少一组第二类接口 222和多组探测器250分别连接用于探测器250原始数据传输,第六类接口 226和外部控制模块210通信连接用于探测器250原始数据/预处理数据传输。本实施例中,第二类接口 222的数量对应多个探测器250的数量设置,每一个探测器250分别经由一组第二类接口 222与数据传输及控制模块220通信连接。
[0122]以下以第一控制器228为MCU,第二控制器为FPGA,第五类接口 225以及第六类接口 226为CAN接口、第三控制器为服务器、对本发明所示的探测器智能控制系统做进一步的说明。
[0123]MCU与FPGA之间经由第四类接口通信连接,第四类接口包括J401接口与J402接口,其中J401接口为PS模式配置接口,J401接口用于MCU与FPGA之间固件配置数据的传输,J402 接口为 RS232 接口、SP1、I2C、GP1、FSMC、EP1、LOCAL BUS 中的任意一种短距数据传输接口,J402接口用于MCU与FPGA之间业务数据的传输。
[0124]第一控制器228为MCU时,其基于ARM+Linux平台,硬件架构包括Cortex M4内核的ARM外挂SRAM形成最小系统,软件系统采用SafeRTOS实时操作系统。具体功能的实现包括对FPGA的固件烧写、在线升级、配置、对数据流量的监控;对探测器工作参数的配置,运行状态监控;对传感单元的数据存储与分析;对接口单元的网口、CAN总线、USB接口进行通信控制,与探测器进行控制命令和传感信息交互,与第三控制器进行控制命令与数据交互。在ARM硬件架构下提供统一基于SafeRTOS和Linux系统平台,为用户提供SDK和API,可根据实际需要配置探测器功能。
[0125]第二控制器为FPGA时,基于FPGA、SRAM、DDR、PHY的数据采集和处理中心,用于将探测器的数据按照需求进行采集、预处理,包括筛选、过滤、算法实现、标记、封包、组包、缓存、发包等一系列数据操作。
[0126]数据预处理系统采用FPGA为核心,根据用户应用需求,在FPGA内部实现不同的数据获取流程,不同的数据处理机制和不同的数据输出格式。在数据输入和数据输出接口方面,采用千兆网络接口保证足够的数据通道。FPGA主要实现探测器输出UDP报文的处理与转发,其通过外部MCU进行加载,FPGA的配置文件存放在FLASH中,系统上电时,由MCU从FLASH中读取配置数据对FPGA进行加载。FPGA与外部PHY芯片的接口为RGMII,并在内部实现了一个多口 MAC,将以太网UDP数据包在MAC层进行解析,同时UDP报文按照一定的算法进行压缩,以减少系统出口的流量和后端服务器的计算压力。由于系统需要将多路数据合并成一路输出,FPGA需要设置适当的缓存,保证各路数据不丢失以及系统性能的最优化。系统出口数据可采取对多路入口数据轮询的方式或者其他的多路输入并成一路输出的方式进行转发。考虑后期提升检测结果的计算速度,FPGA外挂了一个DDR,方便拓展为FPGA内实现算法的缓存。此外,系统还提供了 JTAG接口供FPGA在线调试,LED测试灯,电源控制管脚等。
[0127]服务器根据客户的使用场景,自主决定各个探测器的工作模式、参数和固件、设备接入单元212的工作参数;服务器将各探测器250的配置参数、设备接入单元212的固件通过以太网通讯下发到设备接入单元212,设备接入单元212将服务器下发的所有配置和固件存储在本地的文件系统中;所有的数据传输与控制模块220通过CAN总线和设备接入单元212通信,由设备接入单元212将CAN通信转化为以太网,服务器通过以太网一CAN总线的方式获取各探测器的工作模式和参数,以决定是否需要对该探测器升级;若需升级,则将各探测器的工作模式、参数和固件通过以太网一CAN总线的方式下发到需升级的探测器模块;待下发完成后各探测器的控制单元完成自身的升级,以此完成探测器阵列固件的更新,实现不同的探测功能。
[0128]上述实施例所示的一种探测器智能控制系统的控制方法,如图6所示,包括如下步骤:
[0129](I)初始化及自检,第三控制器判断收到开始指令后,驱动第一控制器228进行初始化及自检,判断初始化成功,第二控制器229开始经由第二类接口采集多路探测器250发送的原始数据,对探测器250原始数据预处理之后,第二控制器229经由第六类接口转发送至第四控制器进行后续处理;
[0130]步骤(I)中初始化及自检步骤具体如下:数据传输及控制模块220上电后:
[0131](1-1)第一控制器228自主配置数据传输及控制模块时钟与外设;
[0132](1-2)第二控制器229加载数据预处理程序以用于后续的多路探测器250的数据米集;
[0133](1-3))当第二控制器229加载完毕后,第一控制器228开始配置并检测探测器250工作电压以使得探测器250成功上电,然后第一控制器228继续配置其上下挂的各个探测器250的初始工作参数以为使得各探测器250开始工作并发送数据;上述探测器的初始参数是统计探测器的工作情况,通过大数据分析得出探测器的最优工作状态的工作参数。
[0134](1-4)多路探测器250的数据经由第二控制器229采集预处理后通过第六类接口226转发送至第四控制器继续后续处理。
[0135](2)在探测器250数据的采集与传输过程中,本发明所示的探测器智能控制系统还可根据使用者需求,实现探测器的在线升级,根据应用不同,自主改变固件来实现不同的探测方式以及对实现探测器的参数配置、性能校正,实现探测器的全面监护。
[0136]使用人员根据具体需求向第三控制器输入控制指令,探测器智能控制系统通过CAN总线和以太网,构造All-1P的管理架构,让所有探测器都通过智能模块成为在线独立的单元。用户可通过集中控制中心对探测器智能模块进
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