[发明专利]时间同步的混合模拟、数字传感器数据采集系统及方法

说明书

本发明公开了时间同步的混合模拟、数字传感器数据采集系统及方法，包括模拟传感器、数字化模块、数字化传感器、将多个异质、异种传感器组网的集线器、局域网设备、数据处理终端。本发明解决了在现有的实验和实际工程中，不同传感器之间的采样时间不能精确同步，数据采集存在时差无法比对的问题，同时解决了不同传感器的仪器分别工作时功能单一、集成度不高、耗费人力的问题。可直接接入多种异质、异种传感器实现同步采集、同步传输、操作简单快捷。本发明较大地提高了同步采集的时间精度、幅值精度和效率，降低了人工成本，具有非常广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及传感器监测技术领域，具体涉及一种时间同步的混合模拟、数字传感器数据采集系统及其信号处理方法。

背景技术

传感器广泛应用于河堤、大坝、机械、桥梁和建筑等各个行业，通过传感器来检测被测对象的压力、温度、水位、波高等多种状态，然后再由显示设备对传感器所测得的值进行显示。

现有传感器一般都采用模拟信号的方式对测值进行输出。由于模拟信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多。从而造成所测得的数据的精度低。另外，由于模拟信号特性的限制，很难实现对多个传感器数值的组网对比，使通过监测压力值信号进行对比分析的难度较大，且难以实现信号数据的长期大批量存档。

随着数字化的发展应用，原有的通过模拟信号感测数据的传统传感器正逐渐被传输距离远、便于计算机处理的数字化传感器所替代。虽然数字化传感器有明显的应用优势，但在对一些大型项目、特别是大量传感器共同监测的项目中，组网对数据带宽、网络稳定等方面，都提出了很高的要求。从现有技术来看，多路传感器信号传输组网及其信号处理方法还不够成熟。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种可远程对多路大量传感器进行智能化监控的时钟同步数字化传感系统及测温、测力方法，解决在现有的实验和实际工程中，异质、异种传感器之间的采样时间不能精确同步，数据采集存在时差的问题，同时解决不同传感器的仪器分别工作时功能单一、集成度不高、耗费人力的问题。可直接接入多种异质、异种传感器实现同步采集、同步传输、操作简单快捷。本发明较大地提高了同步采集的精度和效率，降低了人工成本，具有非常广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

时间同步的混合模拟、数字传感器数据采集系统，包括模拟传感器、数字化模块、数字化传感器、集线器、局域网设备、数据处理终端；所述集线器通过局域网设备与数据处理终端进行数据连接；模拟传感器与数字化模块连接。

所述数字化模块包括通过控制电路依次电连接的信号调理模块、信号放大模块、A/D转换模块，还包括与集线器连接的数据接口、与集成于集线器上的时钟同步电路连接的接口；

所述集线器产生时钟同步电路，用于将数据处理终端所广播的同步信号同步，集线器产生该同步信号，并由其所连接的数字化模块或数字化传感器接收，从而实现模拟传感器和数字化传感器的同步数据采集。

所述模拟传感器检测被测对象的物理信号，并生成相应的模拟信号，然后将所述的模拟信号经信号调理模块、信号放大模块调理放大，由A/D转换模块转换为数字信号。通过A/D转换的信号，适应数据的远距离传输，简化多路系统布网的复杂度，减小信号测量因远距离传输导致的误差，信号稳定，抗干扰能力强。同时，所述时钟同步电路用于在同一网络的所有传感器按统一时钟进行采集，可在多路传感器并联测试中统一多路信号对比的时间维度，使采集数据在时间维度有统一参考点，增强可比性及科学性，使采集存储的信号具有时间维度，利于信号的分析、处理和应用。

优选的，所述带有时钟源的数字化模块还包括身份自动识别模块，所述身份识别模块集成于数字化模块的控制电路上，传感器接入网络后被自动识别，使组网更容易。