[發明專利]一種嵌入式遠程實時記錄系統

有效

• 申請號: 201510073335.0
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104601730B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 毛耀;鄧超;劉瓊;甘勛;張超;譚毅
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/861;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及數字信號通信與處理領域，具體的涉及一種嵌入式遠程實時記錄系統，主要用于外部控制系統各單元的遠程數據記錄。

技術背景

目前，在工業自動化生產、航空航天設備、醫療系統等領域，由于事后數據處理需求的不斷增加，記錄系統得到了廣泛應用，且技術較成熟，多家廠商已經給出相應應用場景的解決方案和產品。記錄系統整體上可分為本地記錄和遠程記錄兩大類。本地記錄通常采用嵌入式的控制器，對磁盤操作有限，且維護不方面；遠程記錄是將數據通過遠程傳輸到操控室，其優點在于：一是可以將數據記錄放到標準的工控機實現，二是便于磁盤和數據的維護。

現有的遠程記錄系統已經能完成多通道數據同時記錄，采用TCP/IP通信協議，以局域網的形式和下位系統相連，而且一般是從上機開電后即一直記錄。在數據采集模塊上，現有的遠程記錄系統還未涉及對多通道且各通道數據包頻率不盡相同，即多通道多幀頻數據，進行記錄處理，而隨著系統復雜度的提升，多頻率數據已成為一種現狀。對于多個通道的數據中存在有低幀頻到高幀頻數據的情況，如何同時處理高頻和低頻成為一個難題。

如今由于系統智能化的發展，需要系統自己具備一些錯誤數據的分析能力。現有的遠程記錄系統只是完成了對系統數據的記錄，而在系統的容錯性和排錯性上還有待提升，比如對數據通道連接中斷、數據丟幀、無數據的監測和處理等。另外，由于記錄系統所記錄的時間長，記錄數據量大，直接帶來了事后數據處理難度和處理時間的極速增加。因此，目前記錄系統的事后處理存在原始數據獲取不便、檢索難、預覽困難等問題。

發明內容

本發明設計并實現一種嵌入式遠程實時記錄系統，解決了對數據通路中多通道多幀頻數據的同步采集和記錄；實現系統對通道連接中斷、數據丟幀、無數據的監測和自動處理，提高系統的容錯性和排錯性；通過對記錄方式的優化，有效地解決了目前記錄系統事后處理存在原始數據獲取不便、檢索難度大、預覽困難等問題，提高系統的可維護性和擴展性。

本發明采用的技術方案如圖1所示，共包括四個單元：數據采集模塊、轉發模塊、網絡模塊、記錄模塊。

各單元連接關系：數據采集模塊采集外部各通道數據，可同時采集多通道多幀頻數據，通過把所有高幀頻通道的數據緩存為同一指定頻率實現數據降頻，若通道頻率本身為低頻則無需緩存，然后以指定頻率的中斷觸發轉發模塊進行數據讀取，轉發模塊讀取數據后，進行抽幀處理，提取出當前各通道中最新一幀的數據，按照一定格式進行數據包封裝，同時也把各通道原始未抽幀的數據進行數據包封裝，然后一起發送給記錄模塊，記錄模塊接收到抽幀數據包和原始數據包后進行數據包拆分，按照各通道原始數據頻率分類進行文件存儲，其中各通道頻率由整個系統數據協議決定。

1.具體結構如下：

數據采集模塊：該模塊直接通過硬件的方式完成多通道多幀頻數據的實時采集，硬件可為FPGA或DSP，所采集的通道數據的頻率有多種，例如1Hz、5Hz、10Hz、25Hz、50Hz、500Hz、5KHz等。該模塊通過高幀頻通道數據緩存降頻和低幀頻通道頻率保持的方法把各通道的數據都緩存為同一個頻率，通過中斷觸發通知轉發模塊進行讀取。由于進行了數據緩存，高幀頻通道的數據在每次讀取中斷到達時會有多幀數據一起被讀取，同時，當中斷到達時低頻通道緩存的結果則是可能有數據或者沒有數據。數據采集模塊的特征在于對各通道數據到達情況進行檢測，若有數據到達則設置相應狀態位，同時檢測并統計通道數據丟幀的情況，若連續丟幀到達閾值，硬件自動復位該通道。

轉發模塊：該模塊采用處理器+操作系統的方式構建，操作系統可以為Linux、VxWorks等，處理器可以為PC104、PowerPC、ARM，由外部硬件中斷脈沖信號觸發，在中斷響應中通過總線從數據采集模塊中獲取各通道數據，然后將獲取的各通道原始數據進行處理，將處理完成的數據通過網絡模塊發送。該模塊是整個系統的遠程和本地的連接紐帶，實現多通道數據的合并封包并發送。在合并封包中包括兩種格式：原始數據合并和抽幀后數據合并。原始數據合并時除依次拼接各通道原始數據外，還在整個數據包內一并加入各通道數據的記錄狀態，包括數據采集模塊中各通道的數據狀態、系統的某些指定命令，如任務啟停命令等，這些信息的存入是為以后的數據事后處理提供快速有效的索引。抽幀后數據合并無需加入其它信息，其可以作為實時數據監控，又可以作為數據預覽，還可以進行快速數據處理。