[发明专利]一种高可靠开关量数据采集与处理装置

说明书

本发明提供了一种高可靠开关量数据采集与处理装置，该装置包括开关量采集电路、开关量调理电路、微控制器、通信接口转换电路，开关量采集电路、微控制器和通信接口转换电路，形成近端支路，用于近端开关量采集和发送；通信接口转换电路、微控制器和开关调理电路，形成远端支路，用于远端开关量接收和控制。本发明对外部输入信号采用硬件滤波和软件滤波相结合的方式，提高了数据采集的可靠性；对采集的开关量数据进行信源编码，增加了数据冗余，提高了数据传输的可靠性；对重要的开关量数据采用双通道多触电继电器实现，增加了数据输出的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种高可靠数据采集与处理装置设计方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

“开”和“关”是电器最基本、最典型的功能。开关量，指控制继电器的接通或断开所对应的值，即“1”和“0”。开关量装置是指完成非连续信号的采集和输出的设备，包括远控采集和远控输出。一般开关量装置通过内部继电器实现开关量输出。

目前，现有的开关量通信设备一种是：提供开关量输入/输出接口和光接口，实现开关量信号的传输，及对远端受控设备的操作。开关量传输信号经过硬件限流、光电耦合器后转换成TTL电平信号，对经消抖处理后复接上光，完成电-光转换，最终以光信号的形式传输到远端。另一种是：提供开关量输入/输出接口和网络接口，将开关量信号转换为以太网可以传输的IP信息帧，与其他网络信息一起，通过交换网络传输。现有的开关量通信设备有以下缺点：

(a)海上发射工况时，无法使用有线形式的光纤传输信号，只能采用无线远控方式，因此现有的两种开关量通信设备均无法在海上工况下使用；

(b)第二种开关量通信设备是将开关量信号转换为网络信号，传输距离短，且网络数据的传输具有不可确定性，无法保证开关量信号的可靠传输。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种高可靠开关量数据采集与处理装置，实现I/O开关量信号的电平调理及数据生成转换，为I/O开关量多路控制指令的海上无线传输提供支持。

本发明的技术解决方案是：一种高可靠开关量数据采集与处理装置，包括开关量采集电路、开关量调理电路、微控制器、通信接口转换电路，开关量采集电路、微控制器和通信接口转换电路，形成近端支路，用于近端开关量采集和发送；通信接口转换电路、微控制器和开关调理电路，形成远端支路，用于远端开关量接收和控制。其中：

(a)、近端支路如下：

开关量采集电路，将N路近端开关量模拟信号转换成数字信号，并输出至微控制器，N≥1；

微控制器，以轮询的方式，检测各路近端开关量数字信号的状态；对每一路近端开关量数字信号进行软滤波判决处理，将软滤波判决之后的近端开关量数值存入近端开关量数值缓冲表中；按照固定的周期和任何一路近端开关量发生变化时，从各路近端开关量缓冲区中提取各路最新的近端开关量数值，将N路近端开关量数值进行组包、信源编码、组帧处理，将近端开关量数据帧发送至通信接口转换电路；

通信接口电路，将近端开关量数据帧的每一个数据位，完成接口电平调理并输出；

(b)、远端支路如下：

通信接口电路，接收外部输入的远端开关量数据帧，将其转换成远端开关量控制信号发送给微控制器；

微控制器，接收通信接口电路输出的远端开关量数字信号，并解调成数据流，根据预设的通信协议解数据帧，恢复出数据帧中的远端开关量控制信号，并将其发送给开关量调理电路；

开关量调理电路，根据开关量的带电特性，将远端开关量控制信号调理成相应的电平后输出。

所述开关量的带电特性包括不带电和带电两种。