[发明专利]光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统及采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业测控系统的数据采集，具体的说涉及一种光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统及采集方法。

背景技术

随着光纤技术的迅速发展，光纤的控制精度不断提高，性能更加稳定，性价比更高，逐渐成为高压触发电路的首选产品。光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于它有很多优点：传输频带宽、通信容量大;传输损耗低、中继距离长;线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用;绝缘、抗电磁干扰性能强;还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点。

在传统的安全防护领域，机房监控领域，工业控制领域，医疗设备领域当中，有成千上万的感应器，PLC控制器，监测器等RS-232/485/422串口设备，都是通过RS-232串口通信或者RS-485/42总线通信与PC进行数据通信，数据交换和数据管理的。要让RS-232/485/422串口设备转化成具有TCP/IP网络界面的网络外设，需要研发和整合CPU,DSP,TCP/IP协议等各种软硬件，需要投入巨大人力资源和时间成本。

现有工业测控系统中存在现场检测环境恶劣、设备分散、通信距离远，通信速度要求高、抗干扰能力要求高、数据需要同步采集分析等问题。

发明内容

为了解决工业测控系统中现场检测环境恶劣、设备分散、通信距离远、通信速度要求高、抗干扰能力要求高、数据需要同步采集分析的技术问题，本发明提出了一种光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统及采集方法。

本发明解决上述技术方案的技术方案是：包括终端采集模块、光纤以太网通信模块、监测中心，所述终端采集模块包括一个主采集单元、多个从采集单元和串口TTL电平转光纤电路，光纤以太网通信模块包括多个光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路、多个RS-232转TCP/IP转换器、以太网交换机，监测中心包括通信前置机、数据库服务器、WEB服务器和多个监控计算机，所述主采集单元作为数据同步采集命令的发送端，其他各从采集单元接收主采集单元发送的数据同步脉冲，各采集单元把采集到的信号依次通过串口TTL电平转光纤电路、光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路、RS-232转TCP/IP转换器、以太网交换机上传到监控计算机，以太网交换机分别与通信前置机、数据库服务器、WEB服务器、多个监控计算机相连。

一种光纤以太网通信的多通道数据同步采集方法，包括以下步骤：

（1）通信前置机向主采集单元发送同步采集命令，主采集单元收到命令后通过串口TTL电平转光纤电路向所有从采集单元发送同步采集信号；

（2）所有采集单元在低脉冲的上升沿同时采集数据，并在采集固定周期的数据后向通信前置机发送采集结束信号；

（3）通信前置机收到主采集终端的采集结束信号后采用轮询的方式向逐个数据采集单元发送数据上传命令，收到上传命令的采集单元立即上传数据，数据首先通过串口TTL电平转换光纤电路转换为光纤信号，再通过光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路转换为RS232电平信号，最终经过RS-232转TCP/IP转换器利用以太网交换机到达通信前置机。

（4）通信前置机将接收到的测量数据存储到后缀为CSV格式的数据文件中，以供给其他监控系统使用或作为备份文件供以后分析，或者直接进行算法分析与处理获得系统需要的参数并存入数据库服务器；

（5）通信前置机再次向主采集单元发送采集命令，重复以上过程。

本发明的技术效果在于：

（1）本发明主采集单元接受通信前置机发送的采集命令，向其它从采集单元发送统一的光纤同步采集脉冲，无需为所有采集单元设置专用的时钟基准源，减少了系统成本及采集终端体积；

（2）所有采集单元与后台通信前置机之间均为光纤线路，解决了系统通信距离远、通信速度要求高、抗干扰能力要求高等问题；而光纤以太网通信模块中的光纤转串口TTL电平及串口TTL电平转RS-232电平电路、RS-232转TCP/IP转换器装置可实现光纤线路转换为以太网双绞线线路接入后台PC机网卡，对于采集单元使用的是串行口通信，而对于后台PC机则使用的是TCP/IP通信，既减轻了采集终端的通信电路复杂度，又提高了与后台PC机间的通信稳定性。

（3）上传到通信前置机的测量数据既可以直接存入已有的数据库，又可以生成到后缀为CSV格式的数据文件（CSV文件名以上传时间命名）中以供给其他监控系统使用或作为备份文件供以后分析，为各种不同的监控系统提供了良好的数据读取兼容性。