专利名称：一种通用的数据采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量及控制领域，特别涉及对矿用机电设备的安全性能进行测试 时所使用的一种通用的数据采集系统。
背景技术：
目前，矿用机电设备的安全测试系统均是针对特定的矿用机电设备开发的，例如 对于矿用主排水系统，可使用水泵安全性能测试仪进行检测；对矿用提升系统，可用提升机 安全性能测试仪及钢丝绳探伤仪等设备进行检测。根据《煤矿安全规程》的规定，提升机、通风机等不同的矿用机电设备的安全性能 测试系统中存在多种相同或相近的测试项目，在已有的监测装置中采用着性能相近的传感 检测装置，因此，既浪费了资源，同时，企业需要为不同的矿用机电设备购置对应的安全测 试系统，加重了企业的运营负担。
实用新型内容针对以上缺陷，本实用新型提供一种通用的数据采集系统，可以实现对不同的矿 用机电设备的安全性能进行测试。本实用新型提供的技术方案如下本实用新型提供一种通用的数据采集系统，包括数据采集装置和上位计算机，所 述数据采集装置包括微处理器，可复用的数据采集通道、存储器扩展模块和接口模块，其 中，所述微处理器分别与所述可复用的数据采集通道、所述存储器扩展模块和所述接口模 块连接；所述可复用的数据采集通道被定义有不同的通讯协议，根据实际测试的需求选择 对应的通讯协议，并使用选择的通讯协议通过同一数据采集通道传输具有相同输出信号类 型的不同输出信号；所述数据采集装置通过所述接口模块与所述上位计算机通讯。优选的，所述微处理器采用嵌入式开发系统。优选的，所述存储器扩展模块包括SDRAM模块和/或2M Flash模块。优选的，所述接口模块包括用于与所述上位计算机通讯的USB接口模块和/或 TFT液晶显示模块和/或无线传输模块。优选的，所述可复用的数据采集通道包括可复用的模拟量数据采集通道、可复用 的开关量数据采集通道、可复用的数字量数据采集通道；其中，所述可复用的模拟量数据采 集通道用于传输下述传感器的输出信号提升机、通风机、空气压缩机和主排水系统测试中 所用的温度传感器、压力传感器、电参量传感器、位移传感器和流量传感器；所述可复用的 开关量数据采集通道用于传输提升机、通风机、空气压缩机和主排水系统测试测量的开关 量信号；所述可复用的数字量数据采集通道用于传输测量提升机、通风机、空气压缩机和主 排水装置时采用的数字式传感器的输出信号。优选的，当所述可复用的数据采集通道为所述可复用的模拟量数据采集通道时， 所述可复用的模拟量数据采集通道由传感器、信号调理电路和模数转换电路串行连接；当所述传感器所需的信号传输线路较长时，所述传感器与所述信号调理电路采用无线连接。本实用新型的有益效果如下本实用新型提供的数据采集系统，通过为数据采集通道设置与不同的传感器对应 的通讯协议，即可以分时传输属于同一类型的传感器输出信号，从而实现了数据采集通道 的分时复用，降低了数据采集装置的配置复杂度，又由于本数据采集系统能够传输多种传 感器输出信号，因此，提高了数据采集装置的通用性。可以对提升机、水泵、空压机和通风机 等设备的安全性能进行测试时实现分时复用。
图1是本实用新型实施例提供的一种通用的数据采集系统的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的USB接口模块的电路图；图3是本实用新型实施例提供的信号调理电路的电路图；图4是本实用新型实施例提供的模数转换电路的电路图；图5是本实用新型实施例提供的开关量数据采集模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的一个具体的实施方式进行说明。如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种通用的数据采集系统的结构示意 图，包括数据采集装置和上位计算机，所述数据采集装置包括微处理器，可复用的数据采 集通道、存储器扩展模块和接口模块，其中，所述微处理器分别与所述可复用的数据采集通 道、所述存储器扩展模块和所述接口模块连接；所述可复用的数据采集通道被定义有不同 的通讯协议，根据实际测试的需求选择对应的通讯协议，并使用选择的通讯协议通过同一 数据采集通道传输具有相同输出信号类型的不同输出信号；所述数据采集装置通过所述接 口模块与所述上位计算机通讯。在实际应用中，可复用的数据采集通道包括可复用的模拟量数据采集通道、可复 用的开关量数据采集通道、可复用的数字量数据采集通道；其中，所述可复用的模拟量数据 采集通道用于传输下述传感器的输出信号提升机、通风机、空气压缩机和主排水系统测试 中所用的温度传感器、压力传感器、电参量传感器、位移传感器和流量传感器；所述可复用 的开关量数据采集通道用于传输提升机、通风机、空气压缩机和主排水系统测试测量的开 关量信号，如图5所示，为开关量数据采集模块的电路图；所述可复用的数字量数据采集通 道用于传输测量提升机、通风机、空气压缩机和主排水装置时采用的数字式传感器的输出 信号。当所述可复用的数据采集通道为所述可复用的模拟量数据采集通道时，所述可复 用的模拟量数据采集通道由传感器、信号调理电路和模数转换电路串行连接；当所述传感 器所需的信号传输线路较长时，所述传感器与所述信号调理电路采用无线连接。图1为包 含有模拟量数据采集通道的数据采集系统的结构示意图。以下对上述各功能模块的具体结构和功能进行介绍(1)所述微处理器可以采用嵌入式SmartARMMOO开发系统。(2)所述存储器扩展模块包括=SDRAM模块和/或2M Flash模块。用于存储嵌入式SmartARMMOO开发系统的开发程序，以及用于数据采集过程中的缓冲存储器。(3)所述接口模块包括用于与上位计算机通讯的USB接口模块和/或TFT液晶 显示模块和/或无线传输模块。其中，TFT液晶显示模块用于显示数据采集装置的各工作 状态参数、存储器存储状态和实时数据等信息；如图2所示，为USB接口模块的电路图，USB 接口模块用于数据采集装置与上位计算机通讯，遵守USB2. 0协议，具有数据传输速率高、 支持热插拔等优点。无线传输模块用于当传感器所需的信号传输线路较长时，实现数据采集装置中的 信号调理模块与传感器间的无线连接。现有技术中，传感器与数据采集装置为有线传输方 式，存在布线不方便、信号线缆长度重量均较大等缺点，降低了信号传输的质量。而采用无 线传输方式，既可以减少信号传递所需电缆的数量，又可以减轻设备自身整体的重量以及 布线过程的操作难度。(4)数据采集通道由传感器、信号调理电路和模数转换电路串行连接；其中，数据 采集通道根据测试需要可以拓展数个。信号调理电路用于对传感器输出的电压或电流信号进行调理，使之满足数据采集 的要求；其电路原理图如图3所示；模数转换电路用于将模拟信号转换成数字信号，从而才可以将该数字信号通过接 口传给上位计算机；其电路图如图4所示；根据实际需要，数据采集装置可以配置多个数据采集通道，其中每一个数据采集 通道均由传感器、信号调理电路以及模数转换电路串行连接。每一个数据采集通道用于传 输属于同一类型的传感器输出信号。例如用于通风机测试中的风压传感器、用于主排水系 统测试中的水泵出口压力传感器、用于空压机测试中的气体压力传感器，由于这三种传感 器的输出信号均为4-20mA的电流信号，属于具有相同输出信号类型的传感器，因此，当需 要传输这三种传感器的输出信号时，则可以通过同一个数据采集通道进行传输，只需要为 该数据采集通道设置与不同传感器对应的通讯协议即可。从而实现了功能一致又具有相同 输出信号类型的传感器可复用同一个数据采集通道的效果。因此，本实用新型提供的数据采集系统，根据给定的实验要求由测试软件为每一 个数据采集通道定义与不同的传感器对应的多个通讯协议，可以分时传输属于同一类型的 传感器输出信号，从而实现了接口设备(即数据采集通道)的分时复用，降低了数据采集 系统的配置复杂度，又由于本数据采集系统能够传输多种传感器输出信号，因此，提高了数 据采集系统的通用性。例如本实用新型实施例提供的数据采集系统，可以分别用于对提升 机、水泵、空压机和通风机等设备的安全性能进行测试。本实施例提供的数据采集装置通过USB接口与上位计算机连接，上位计算机通过 Labview软件控制与数据采集装置的通讯过程。由于Labview软件不能直接进行系统调用实现底层操作(如访问物理地址等)， 因此，上位计算机对USB端口数据的读写是利用Labview所提供的与外部代码连接的机制 (即动态链接库机制)实现的。本实用新型通过在Labview中调用动态链接库(DLL)来 完成对USB端口数据的读写过程，而调用DLL是通过使用子VI实现的。具体的，Labview软件为数据采集通道配置通讯协议后，调用通讯验证、读数据和 写数据等三个子VI来实现基于USB通道的数据通讯；[0036]所述通讯验证子VI，用于向所述数据采集装置发送识别命令，通过其反馈信息判 断该数据采集装置与上位计算机的连接是否正常，若连接正常，则可以执行读或写的操作， 否则返回连接错误信息；所述读数据子VI，用于向所述数据采集装置发送读数据命令，调用所述DLL中的 读数据函数读取该数据采集装置上传的数据；若连接不正常，则检查该上位计算机与该数 据采集装置间的USB连接，直到所述上位计算机成功读取所述数据采集装置上传的数据； 其中，DLL中的读数据函数需要指定数据传输的格式，实现建立数据传输的通讯协议。所述写数据子VI，用于向所述数据采集装置发送写数据命令，在连接正常的情况 下，则调用所述DLL中的写数据函数向所述数据采集装置发送控制信息。本实施例提供的上述测试软件，采用模块化设计，可以按照用户要求灵活选择所 需的模块，实现检测系统的特定检测功能，并且检测系统量程范围可调。在用户自定义检测 系统时，该测试软件自动为检测系统配置数据采集装置的数据采集通道的定义及通讯协议 的定义。并且，上述测试软件预留有和其他程序的接口，可以作为在线监控软件的子模块 进行调用，共享其检测数据，从而分析待测设备的安全性能。
权利要求1.一种通用的数据采集系统，其特征在于，包括数据采集装置和上位计算机，所述数据 采集装置包括微处理器，可复用的数据采集通道、存储器扩展模块和接口模块，其中，所述 微处理器分别与所述可复用的数据采集通道、所述存储器扩展模块和所述接口模块连接； 所述可复用的数据采集通道被定义有不同的通讯协议，根据实际测试的需求选择对应的通 讯协议，并使用选择的通讯协议通过同一数据采集通道传输具有相同输出信号类型的不同 输出信号；所述数据采集装置通过所述接口模块与所述上位计算机通讯。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微处理器采用嵌入式开发系统。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述存储器扩展模块包括=SDRAM模块和 /或2M Flash模块。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接口模块包括用于与所述上位计算 机通讯的USB接口模块和/或TFT液晶显示模块和/或无线传输模块。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可复用的数据采集通道包括可复用 的模拟量数据采集通道、可复用的开关量数据采集通道、可复用的数字量数据采集通道；其 中，所述可复用的模拟量数据采集通道用于传输下述传感器的输出信号提升机、通风机、 空气压缩机和主排水系统测试中所用的温度传感器、压力传感器、电参量传感器、位移传感 器和流量传感器；所述可复用的开关量数据采集通道用于传输提升机、通风机、空气压缩机 和主排水系统测试测量的开关量信号；所述可复用的数字量数据采集通道用于传输测量提 升机、通风机、空气压缩机和主排水装置时采用的数字式传感器的输出信号。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述可复用的数据采集通道为所述可 复用的模拟量数据采集通道时，所述可复用的模拟量数据采集通道由传感器、信号调理电 路和模数转换电路串行连接；当所述传感器所需的信号传输线路较长时，所述传感器与所 述信号调理电路采用无线连接。
专利摘要本实用新型提供一种通用的数据采集系统，包括数据采集装置和上位计算机，所述数据采集装置包括微处理器，可复用的数据采集通道、存储器扩展模块和接口模块，其中，所述微处理器分别与所述可复用的数据采集通道、所述存储器扩展模块和所述接口模块连接；所述可复用的数据采集通道被定义有不同的通讯协议，根据实际测试的需求选择对应的通讯协议，并使用选择的通讯协议通过同一数据采集通道传输具有相同输出信号类型的不同输出信号；所述数据采集装置通过所述接口模块与所述上位计算机通讯。因此，本实用新型实现了将功能一致又具有相同输出信号类型的传感器复用同一个数据采集通道，针对不同的测试需要，使用同一套数据采集系统对提升机、水泵、空压机和通风机等矿用机电设备的安全性能测试。
文档编号H04Q11/04GK201853343SQ201020632970
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者侯瑞生, 岳保平, 李长刚, 杨彦峰, 王桂梅, 胡志军 申请人:邯郸市康创电气有限公司