一種高速可靠的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種運(yùn)載火箭外場(chǎng)試驗(yàn)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，特別是一種高速可靠的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天發(fā)射的頻度越來越大，伺服機(jī)構(gòu)需要多次參與動(dòng)力系統(tǒng)試車試驗(yàn)、熱試車試驗(yàn)等外場(chǎng)試驗(yàn)任務(wù)，在這個(gè)過程中需要對(duì)伺服系統(tǒng)的性能參數(shù)(如位移、充氣壓力、油面、油溫等)進(jìn)行采集，將采集到的數(shù)據(jù)用以實(shí)時(shí)顯示和反饋以及后續(xù)的伺服系統(tǒng)性能分析。
[0003]目前大多數(shù)的外場(chǎng)試驗(yàn)環(huán)境中，塔架和控制間的距離都在幾百米甚至上千米，全程的采集過程已經(jīng)延長到了幾百秒甚至上千秒，這就對(duì)大量數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)距離傳輸過程中的可靠性有了更高要求。傳統(tǒng)的采集設(shè)備采用的是內(nèi)存映射板卡的方式，通過專用的板卡完成上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的內(nèi)存讀寫工作。這種方式在上位機(jī)的編程上比較容易實(shí)現(xiàn)，但是在硬件上需要每百米加一個(gè)中繼設(shè)備，這使得整個(gè)系統(tǒng)變得復(fù)雜，可靠性也就變得難以保證。同時(shí)，傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有較大的測(cè)量誤差、抗干擾能力弱、故障發(fā)生頻率及數(shù)據(jù)記錄過程中發(fā)生異常的概率相對(duì)較高。因此需要提出一種高速可靠的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)來高效可靠的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和備份以及同伺服系統(tǒng)測(cè)試軟件的數(shù)據(jù)共享。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種通過引入網(wǎng)絡(luò)光纖技術(shù)，將內(nèi)存映射方案和網(wǎng)絡(luò)光纖方案進(jìn)行了整合，提高了采集數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力、降低了采集數(shù)據(jù)傳輸故障發(fā)生頻率的高速可靠的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)，同時(shí)本發(fā)明系統(tǒng)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程中采用了分時(shí)段對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)一步保證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性、可靠性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種高速可靠的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)光纖模塊、光纖內(nèi)存映射模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、協(xié)議解析模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、主控模塊，其中
[0006]協(xié)議解析模塊，從外部獲取測(cè)試指令后進(jìn)行解析，得到準(zhǔn)備測(cè)試指令、開始測(cè)試指令或中止采集指令并送至主控模塊，其中，準(zhǔn)備測(cè)試指令包括板卡數(shù)、采樣率、單通道采集個(gè)數(shù)；所述的板卡數(shù)為數(shù)據(jù)采集模塊使用的采集板卡數(shù)量，采樣率為采集板卡單通道Is內(nèi)采集的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，單通道采集個(gè)數(shù)為采集板卡中單通道采集的全部數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；
[0007]主控模塊，接收準(zhǔn)備測(cè)試指令、開始測(cè)試指令或中止采集指令后進(jìn)行判斷，如果為準(zhǔn)備測(cè)試指令，則將準(zhǔn)備測(cè)試指令送至數(shù)據(jù)采集模塊，并控制數(shù)據(jù)采集模塊在接收到開始測(cè)試指令時(shí)根據(jù)準(zhǔn)備測(cè)試指令中的板卡數(shù)、采樣率、單通道采集個(gè)數(shù)采集數(shù)據(jù)；如果為開始測(cè)試指令，則控制數(shù)據(jù)采集模塊開始采集數(shù)據(jù)，如果為中止采集指令，則控制數(shù)據(jù)采集模塊停止采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)包括被測(cè)伺服機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)指令、伺服機(jī)構(gòu)性能數(shù)據(jù)；
[0008]數(shù)據(jù)采集模塊，包括采集板卡、隔離箱；隔離箱將采集板卡、被測(cè)伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行電氣隔離；采集板卡，接收準(zhǔn)備測(cè)試指令并根據(jù)準(zhǔn)備測(cè)試指令中的板卡數(shù)、采樣率、單通道采集個(gè)數(shù)使用內(nèi)部的多個(gè)通道采集遙測(cè)信號(hào)得到采集數(shù)據(jù)，將采集數(shù)據(jù)送至網(wǎng)絡(luò)光纖模塊、光纖內(nèi)存映射模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；
[0009]網(wǎng)絡(luò)光纖模塊，接收采集數(shù)據(jù)后將采集數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；
[0010]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，包括第一本地?cái)?shù)據(jù)庫、第二本地?cái)?shù)據(jù)庫；第一本地?cái)?shù)據(jù)庫接收采集板卡發(fā)送的采集數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；第二本地?cái)?shù)據(jù)庫分別接收網(wǎng)絡(luò)光纖模塊、光纖內(nèi)存映射模塊發(fā)送的采集數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；其中，第一本地?cái)?shù)據(jù)庫、第二本地?cái)?shù)據(jù)庫為分布式數(shù)據(jù)庫，第一本地?cái)?shù)據(jù)庫設(shè)置在數(shù)據(jù)采集端、第二本地?cái)?shù)據(jù)庫設(shè)置在數(shù)據(jù)顯示端；
[0011]光纖內(nèi)存映射模塊，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的第一本地?cái)?shù)據(jù)庫讀取采集數(shù)據(jù)，然后送至數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的第二本地?cái)?shù)據(jù)庫；
[0012]數(shù)據(jù)顯示模塊，分別接收網(wǎng)絡(luò)光纖模塊、光纖內(nèi)存映射模塊發(fā)送的采集數(shù)據(jù)并顯不ο
[0013]所述的網(wǎng)絡(luò)光纖模塊包括第一以太網(wǎng)網(wǎng)線、第一光纖收發(fā)器、光纖電纜、第二以太網(wǎng)網(wǎng)線、第二光纖收發(fā)器，其中
[0014]第一以太網(wǎng)網(wǎng)線接收數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的采集數(shù)據(jù)后將采集數(shù)據(jù)送至第一光纖收發(fā)器，第一光纖收發(fā)器對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到采集數(shù)據(jù)光信號(hào)，并通過光纖電纜送至第二光纖收發(fā)器，第二光纖收發(fā)器將采集數(shù)據(jù)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為采集數(shù)據(jù)，然后通過第二以太網(wǎng)網(wǎng)線將采集數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
[0015]所述的光纖內(nèi)存映射模塊包括第一內(nèi)存映射板卡、光纖電纜、第二內(nèi)存映射板卡，其中
[0016]第一內(nèi)存映射板卡讀取第一本地?cái)?shù)據(jù)庫中的采集數(shù)據(jù)，然后通過光纖電纜送至第二內(nèi)存映射板卡，第二內(nèi)存映射板卡將采集數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
[0017]所述的第二本地?cái)?shù)據(jù)庫在接收采集數(shù)據(jù)過程中每隔10s存儲(chǔ)一次，其中，采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為da格式。
[0018]所述的第二本地?cái)?shù)據(jù)庫在存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)過程中，采集板卡中每個(gè)通道采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為一個(gè)文件，文件名為采集時(shí)間加采集板卡通道號(hào)。
[0019]所述的第一光纖收發(fā)器、第二光纖收發(fā)器為千兆光纖收發(fā)器。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0021](1)本發(fā)明通過引入網(wǎng)絡(luò)光纖技術(shù)，解決了外場(chǎng)試驗(yàn)任務(wù)時(shí)采集數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)距離高速傳輸過程中的穩(wěn)定性差、可靠性低問題，在提高采集數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力、降低了采集數(shù)據(jù)傳輸故障發(fā)生頻率的同時(shí)，使采集數(shù)據(jù)傳輸距離達(dá)幾公里；
[0022](2)本發(fā)明在數(shù)據(jù)傳輸中將內(nèi)存映射方案和網(wǎng)絡(luò)光纖方案進(jìn)行了整合，形成了雙冗余系統(tǒng)，降低了采集數(shù)據(jù)在傳輸過程中因線路故障而產(chǎn)生丟失的概率；
[0023](3)本發(fā)明通過數(shù)據(jù)采集模塊在測(cè)試端、顯示端均對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行了存儲(chǔ)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上的雙備份，降低了采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程中因系統(tǒng)故障而造成存儲(chǔ)失敗的概率；
[0024](4)本發(fā)明顯示端在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程中采用了分時(shí)段對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，保證了在長時(shí)間采集數(shù)據(jù)傳輸過程中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性、可靠性；
[0025](5)本發(fā)明通過將信號(hào)輸入/輸出端進(jìn)行電氣上的完全隔離，實(shí)現(xiàn)了采集端多個(gè)外接儀表的信號(hào)隔離，避免了多個(gè)外接儀表公共阻抗的耦合使信號(hào)污染的缺陷，解決了電網(wǎng)噪聲進(jìn)入采集數(shù)據(jù)引起干擾的問題；
[0026](6)本發(fā)明通過將數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一化、規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)了與伺服系統(tǒng)測(cè)試軟件的數(shù)據(jù)共享。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明一種高速可靠的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊的連續(xù)采集流程圖；
[0029]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)中協(xié)議解析模塊的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明結(jié)合伺服機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，針對(duì)外場(chǎng)特殊試驗(yàn)環(huán)境的試驗(yàn)要求，克服現(xiàn)有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的不足，使用基于TCP/IP的光纖技術(shù)增加傳輸介質(zhì)的傳輸距離，其面向連接的數(shù)據(jù)流傳輸可靠性高，高效的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和備份以及同伺服系統(tǒng)測(cè)試軟件的數(shù)據(jù)共享。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明包括數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)光纖模塊、光纖內(nèi)存映射模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、協(xié)議解析模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊。
[0031]如圖1所示數(shù)據(jù)采集模塊包括采集板卡、隔離箱、下位機(jī)軟件驅(qū)動(dòng)接口。隔離箱將采集信號(hào)的輸入/輸出端進(jìn)行電氣上的完全隔離(即實(shí)現(xiàn)輸入到控制系統(tǒng)的多個(gè)外接儀表之間的信號(hào)隔離，令其既沒有地的聯(lián)系，又避免通道間通過公共阻抗的耦合使信號(hào)污染，解決了電網(wǎng)噪聲進(jìn)入系統(tǒng)引起干擾的缺陷)，完全隔離后，遙測(cè)信號(hào)通過輸出端(干凈的信號(hào))送至下位機(jī)的工控機(jī)的采集板卡，采集板卡根據(jù)驅(qū)動(dòng)通過其內(nèi)部的多個(gè)通道采集遙測(cè)信號(hào)得到采集數(shù)據(jù)并存入到下位機(jī)的工控機(jī)內(nèi)存(第一本地?cái)?shù)據(jù)庫)中，將存儲(chǔ)后的采集數(shù)據(jù)送至通過網(wǎng)絡(luò)光纖模塊、光纖內(nèi)存映射模塊，所述的采集數(shù)據(jù)包括被測(cè)伺服機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)指令、伺服機(jī)構(gòu)性能數(shù)據(jù)，被測(cè)伺服機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)指令、伺服機(jī)構(gòu)性能數(shù)據(jù)內(nèi)均包括采集的板卡通道，其中，本發(fā)明中數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)有5個(gè)采集板卡，每個(gè)采集板卡設(shè)有16個(gè)通道，軟件驅(qū)動(dòng)接口包括:建立采集任務(wù)DAQmxCreateTask、建立虛擬通道DAQmxCreateAIVoltageChan、設(shè)置通道間轉(zhuǎn)化率DAQmxSetAIConvRate、設(shè)置米樣率等參數(shù)DAQmxCfgSampClkTiming、讀取米樣 DAQmxReadAnalogF64、停止任務(wù) DAQmxStopTask、清除任務(wù)信息DAQmxClearTask。數(shù)據(jù)采集模塊的連續(xù)采集流程圖如圖2所示，首先通過軟件驅(qū)動(dòng)接口 DAQmxCreateTask建立采集任務(wù)，并通過驅(qū)動(dòng)接口 DAQmxCreateAIVoltageChan建立虛擬通道，其中采集任務(wù)作為整個(gè)采集過程的實(shí)施句柄，虛擬通道為實(shí)際板卡通道的數(shù)據(jù)采集分配相應(yīng)的內(nèi)存空間。然后進(jìn)行通道間轉(zhuǎn)化