[發(fā)明專利]基于網(wǎng)絡(luò)和分布式供電的級聯(lián)式同步大規(guī)模數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410073276.2
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103825749B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鐵鋼
• 申請（專利權(quán)）人: 北京騰控科技有限公司
• 主分類號: H04L12/10
• 分類號: H04L12/10;H04L7/00
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)11419
• 代理人: 王玉松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信和數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)和分布式供電的級聯(lián)式同步大規(guī)模數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在隧道監(jiān)控中，石油地震勘探信號采集系統(tǒng)通常線路非常長，因此會(huì)采用專有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如專業(yè)的令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)，或者采用以太網(wǎng)及CAN（Controller?Area?Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)）總線等。但是上述方式僅僅解決了通信問題，很難解決供電問題。雖然有POE（Power?Over?Ethernet，有源以太網(wǎng)）技術(shù)，但是其屬于星形布線方式，其通信和供電距離僅100m，不能滿足現(xiàn)場需要。由于其信號均為交流信號，頻率在0.001HZ～1000HZ之間，對于信噪比要求很高，要求達(dá)到90DB以上。將信號引到中心集中采集的方式，將會(huì)帶來信噪比的惡化，引入電網(wǎng)的干擾，技術(shù)上不可行。而且交流信號的采集必須同步進(jìn)行，否則丟失相位信息。

并且，由于現(xiàn)場條件非常惡劣，不便于安裝且布線較復(fù)雜，而且現(xiàn)有技術(shù)尚不能實(shí)現(xiàn)同步的數(shù)據(jù)采集，也不能實(shí)現(xiàn)級聯(lián)通信和供電的同步數(shù)據(jù)采集。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于網(wǎng)絡(luò)和分布式供電的級聯(lián)式同步大規(guī)模數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠方便安裝，布線簡單，可以實(shí)現(xiàn)同步的數(shù)據(jù)采集，并且實(shí)現(xiàn)了能夠進(jìn)行級聯(lián)通信和供電的同步數(shù)據(jù)采集方案。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于網(wǎng)絡(luò)和分布式供電的級聯(lián)式同步大規(guī)模數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括：多個(gè)供電及數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和多臺(tái)數(shù)據(jù)采集工作站，其中，所述工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)分別與每個(gè)所述供電及數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和每個(gè)所述數(shù)據(jù)采集工作站進(jìn)行通信，其中，每個(gè)所述供電及數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)用于生成供電電流以對外供電以及采集外部的輸入信號并生成對應(yīng)的處理數(shù)據(jù)，其中，每個(gè)所述供電及數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括：主電源站，所述主電源站通過光纖通信或無線通信方式與所述工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行通信，其中，所述主電源站用于接入外部電源，并對所述外部電源進(jìn)行抗干擾及限流處理，生成供電電流以對外供電，同時(shí)經(jīng)過直流電源變換器對內(nèi)供電，以及提供IEEE1588V2同步主鐘并接收衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的授時(shí)以實(shí)現(xiàn)每個(gè)所述主電源站間的時(shí)鐘同步，以及提供以太網(wǎng)交換機(jī)接口和供電接口；從電源站，用于接入所述外部電源，并對所述外部電源進(jìn)行抗干擾和限流處理，生成供電電流以對外供電，同時(shí)經(jīng)過直流電源變換器對內(nèi)供電，以及提供用于級聯(lián)的以太網(wǎng)交換機(jī)接口；多個(gè)采集終端，所述多個(gè)采集終端通過連接電纜依次級聯(lián)以實(shí)現(xiàn)供電級聯(lián)且每個(gè)所述采集終端與主電源站進(jìn)行通信，所述多個(gè)采集終端中的一部分通過所述連接電纜在所述主電源站輸出的所述供電電流下工作，另一部分通過所述連接電纜在所述從電源站輸出的所述供電電流下工作，其中，每個(gè)所述采集終端接收外部的輸入信號，并對所述輸入信號進(jìn)行放大、濾波和分析處理以生成處理后數(shù)據(jù)，并將所述處理后數(shù)據(jù)發(fā)送至所述主電源站，并且每個(gè)所述采集終端還用于接收所述主電源站發(fā)送的IEEE1588V2報(bào)文，并根據(jù)IEEE1588V2協(xié)議，計(jì)算與所述主電源站的主鐘的時(shí)間偏差和頻率偏差，并調(diào)整所述時(shí)間偏差和頻率偏差以將每個(gè)所述采集終端的時(shí)鐘與主鐘的時(shí)間誤差小于預(yù)設(shè)值，再由所述采集終端的時(shí)鐘觸發(fā)采樣輸出以保證各個(gè)采集終端的采樣時(shí)鐘同步；所述工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)用于接收來自所述主電源站的所述處理后數(shù)據(jù)，并將所述處理后數(shù)據(jù)發(fā)送至所述多臺(tái)數(shù)據(jù)采集工作站；每個(gè)所述數(shù)據(jù)采集工作站用于接收所述處理后數(shù)據(jù)，并對所述處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述主電源站包括：第一電源、第一以太網(wǎng)交換芯片組、第一處理器、以太網(wǎng)交換機(jī)接口和電源接口，其中，所述第一電源用于接入外部電源，并將所述外部電源經(jīng)過直流電源變換器后生成供電電流以向所述第一以太網(wǎng)交換芯片組和所述第一處理器供電，并且所述外部電源接連接電纜中兩對并聯(lián)的芯線的一側(cè)，所述采集終端通過所述電源接口接所述兩對并聯(lián)的雙向芯線的另一側(cè)以實(shí)現(xiàn)電源級聯(lián)；第一以太網(wǎng)交換芯片組的其中一個(gè)接口與以太網(wǎng)變壓器的初級相連，所述以太網(wǎng)變壓器的次級接連接電纜中兩對信號芯線的一側(cè)，并且所述以太網(wǎng)交換機(jī)接口的另外一個(gè)與另一個(gè)以太網(wǎng)變壓器的初級相連，所述另一個(gè)以太網(wǎng)變壓器的次級接所述兩對單向信號芯線的另一側(cè)通過以太網(wǎng)交換芯片的報(bào)文交換以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信信號的級聯(lián)；第一處理器，所述第一處理器與所述第一以太網(wǎng)交換芯片組其中一個(gè)接口相連，用于供IEEE1588V2同步主鐘并接收衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的授時(shí)以實(shí)現(xiàn)每個(gè)所述主電源站間的時(shí)鐘同步。