一种数据采样方法及采样系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种数据采样方法，包括如下步骤：S1.通过传感器对数据进行采样，得到采样数据；S2.将采样数据送入第一处理单元计算得到第一结果，同时，将采样数据送入第二处理单元计算得到第二结果，第一处理单元和第二处理单元对采样数据进行相同的计算处理；S3.校验第一结果和第二结果是否相同，相同则将第一结果正确输出至通信总线。本发明还公开了对应的采样系统，包括依次连接的传感器、A/D转换单元和校验输出模块。本发明具有可对结果进行校验，自动识别错误数据，保证输出数据安全、正确，同时，具备多重冗余，具有稳定性好，扩展灵活、方便、集成度高等优点。
【专利说明】
一种数据采样方法及采样系统
技术领域
[0001]本发明涉及数据采样与处理领域，尤其涉及一种数据采样方法及采样系统。
【背景技术】
[0002]目前，信号采集系统通常采用传感器采集、信号隔离采样、送CPU处理三个步骤，该方法简单直观。如图1所示，信号采集系统中每个设备(设备A、设备B、……、设备X)都单独安装了各自的信号传感器，单独对信号采集并处理；当系统中新增设备需要使用该信号时，需要重新安装信号传感器。因此，存在以下问题:1、信号采集无冗余，采集到的信号也无法保证其正确性，该方法无法对于信号采集有安全性要求的应用场合。2、当系统中多个设备都需要采集时，每个设备都必须配备单独的信号传感器和信号采集电路，成本高，空间占用大，当安装空间受限时，无法将信号扩展给其他设备使用，可扩展性差。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可通过校验自动识别错误信号，保证输出结果数据安全正确，同时具备数据采样与输出多重冗余，且扩展灵活、方便，集成度高的数据采样方法及采样系统。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:一种数据采样方法，包括如下步骤:
51.通过传感器对数据进行采样，得到采样数据；
52.将所述采样数据送入第一处理单元计算得到第一结果，同时，将所述采样数据送入第二处理单元计算得到第二结果，所述第一处理单元和第二处理单元对采样数据进行相同的计算处理；
53.校验所述第一结果和第二结果是否相同，相同则将所述第一结果正确输出至通信总线。
[0005]作为本发明的进一步改进，所述步骤SI中，通过一个以上的相同传感器对数据进行采样，得到冗余的采样数据。
[0006]作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，所述采样数据经隔离后送入第一处理单元，计算得到第一结果;所述采样数据经隔离后同步送入第二处理单元，计算得到第二结果O
[0007]作为本发明的进一步改进，所述步骤S3的具体步骤包括:
第二处理单元将第二结果发送至第一处理单元，第一处理单元判断所述第二结果与所述第一结果是否相同，相同则输出第一结果至通信总线;否则不进行输出；
或者:
第一处理单元将所述第一结果发送至第二处理单元，第二处理单元判断所述第一结果与第二结果是否相同，相同则向第一处理单元确认数据一致，第一处理单元输出第一结果至通信总线，否则向数据处理确认数据不一致，第一处理单元不进行输出； 或者:
第一处理单元输出第一结果至通信总线，第二处理单元监听第一处理单元所输出的第一结果，并判断与所述第二结果是否一致，不一致则确认第一处理单元所输出的第一结果无效。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中确认第一处理单元输出的第一结果无效的具体步骤为:第二处理单元修改第一处理单元的输出状态信号为无效信号，确认第一处理单元的输出无效。
[0009]—种数据采样系统，包括数据采样模块，所述数据采样模块包括依次连接的传感器、A/D转换单元和校验输出模块;所述传感器用于获取采样数据，通过所述A/D转换模块用于对所述采样数据进行模数转换后，发送至校验输出模块，所述校验输出模块用于对所述采样数据进行两次独立计算，并能过校验两次独立计算结果的一致性结果是否正确，输出正确的计算结果。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述校验输出模块包括第一处理单元、第二处理单元、监听模块和控制模块;所述第一处理单元和第二处理单元分别与所述A/D转换单元连接，获取经A/D转换的采样数据;所述监听模块分别与所述第一处理单元和第二处理单元连接，第二处理单元通过监听模块监听第一处理单元的计算结果;所述控制模块分别与第一处理单元和第二处理单元连接，用于根据所述第二处理单元的控制指令控制第一处理单元的输出。
[0011]作为本发明的进一步改进，所述监听模块为隔离监听模块，所述控制模块为隔离控制模块。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述数据采样模块还包括隔离模块，所述隔离模块包括用于实现所述传感器、第一处理单元和第二处理单元三者之间的电隔离的第一隔离单元和第二隔离单元。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述第一隔离单元连接在所述传感器与A/D转换单元之间，所述第二隔离单元连接在所述A/D转换单元与第一处理单元之间，或者，所述第二隔离单元连接在所述A/D转换单元与第二处理单元之间；
或者:
所述A/D转换单元与所述第一隔离单元连接，所述第一隔离单元的输出端分为两路，一路通过第二隔离单元与所述校验输出模块中的一个处理单元连接，另一路与所述校验输出模块中的另一个处理单元连接；
或者:
所述A/D转换单元输出端分为两路，分别通过所述第一隔离单元和第二隔离单元与第一处理单元和第二处理单元连接。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述数据采样模块包括多个相同的传感器，和与传感器数量相同的A/D转换单元和隔离模块，每个传感器通过对应的A/D转换单元和隔离模块与校验输出模块连接。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述数据采样模块还包括第一电源隔离单元和第二电源隔离单元，所述第一电源隔离单元与第一处理单元连接，所述第二电源隔离单元与所述第二处理单元连接。
[0016]作为本发明的进一步改进，数据采样系统包括两套独立的数据采样模块。
[0017]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1、本发明通过对第一处理单元和第二处理单元对采样数据进行相同的计算，并对第一处理单元和第二处理单元的计算结果进行校验，自动识别错误计算结果，保证输出结果安全、正确。
[0018]2、本发明第一处理单元、第二处理单元和传感器之间完全电隔离，互不干扰，独立计算，可有效保证计算结果精确。
[0019]3、本发明具备数据采样与输出多重冗余，可有效保证数据采样处理的有效性和稳定性。
[0020]4、本发明将正确的结果输出至通信总线，可灵活扩展为任意多个设备提供采样数据的结果，并且集成度高，成本小，安装方便。
【附图说明】
[0021 ]图1为现有技术中数据采样系统结构示意图。
[0022]图2为本发明数据采样方法具体实施例流程示意图。
[0023]图3为本发明数据采样系统具体实施例结构示意图一。
[0024]图4为本发明数据采样系统具体实施例结构示意图二。
[0025]图5为本发明数据采样系统具体实施例结构示意图四。
[0026]图6为本发明数据采样系统具体实施例结构示意图五。
【具体实施方式】
[0027]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0028]如图2所示，本实施例一种数据采样方法，包括如下步骤:S1.通过传感器对数据进行采样，得到采样数据;S2.将采样数据送入第一处理单元计算得到第一结果，同时，将采样数据送入第二处理单元计算得到第二结果，第一处理单元和第二处理单元对采样数据进行相同的计算处理;S3.校验第一结果和第二结果是否相同，相同则将第一结果正确输出至通信总线。在步骤SI中，通过一个以上的相同传感器对数据进行采样，得到冗余的采样数据。在步骤S2中，采样数据经隔离后送入第一处理单元，计算得到第一结果;采样数据经隔离后同步送入第二处理单元，计算得到第二结果。
[0029]在本实施例中，步骤S3的具体步骤为:第二处理单元将第二结果发送至第一处理单元，第一处理单元判断第二结果与第一结果是否相同，相同则输出第一结果至通信总线；否则不进行输出。
[0030]当然，步骤S3的具体步骤也可是第一处理单元将第一结果发送至第二处理单元，第二处理单元判断第一结果与第二结果是否相同，相同则向第一处理单元确认数据一致，第一处理单元输出第一结果至通信总线，否则向数据处理确认数据不一致，第一处理单元不进行输出。
[0031]或者，步骤S3的具体步骤还可以是:第一处理单元输出第一结果至通信总线，第二处理单元监听第一处理单元所输出的第一结果，并判断与第二结果是否一致，不一致则确认第一处理单元所输出的第一结果无效。在本实施例中，第一处理单元通过数据线输出第一结果，同时通过状态线输出该第一结果是否有效的状态信号，状态信号以低电平表示数据有效，以高电平表示数据无效。第二处理单元通过校验确认第一结果与第二结果不一致时，第二处理单元修改第一处理单元的输出状态信号为无效信号，即向状态线输出高电平，确认第一处理单元的输出无效;第二处理单元通过校验确认第一结果与第二结果一致时，则不对状态线上的状态信号进行修改；从而保证正确的计算结果可以正确输出至通信总线。
[0032]在本实施例中，通过冗余的传感器对数据进行采样，得到冗余的采样数据，对采样数据进行隔离后分别送入第一处理单元和第二处理单元，由第一处理单元和第二处理单元进行相同的数据计算处理，分别得到第一结果和第二结果，以第二处理单元的第二结果对第一处理单元的第一结果进行校验，第一结果与第二结果相同，则由将第一结果正确输出至通信总线；否则不输出第一结果，或者确认所输出的第一结果无效，使得第一结果的数据接收方不能正确接收该第一结果，自动丢弃错误的第一结果。通过本发明的采样方法，可对第一处理单元进行计算处理后得到的第一结果进行校验，自动识别错误数据，从而保证输出数据安全、正确。
[0033]如图3所示，本实施例一种数据采样系统，包括数据采样模块，数据采样模块包括依次连接的传感器、A/D转换单元和校验输出模块;传感器用于获取采样数据，通过A/D转换模块用于对采样数据进行模数转换后，发送至校验输出模块，校验输出模块用于对采样数据进行两次独立计算，并能过校验两次独立计算结果的一致性结果是否正确，输出正确的计算结果。校验输出模块的输出与通信总线连接，将计算结果输出至通信总线，各种数据接收设备只需要与通信总线连接，即可接收校验输出模块输出至通信总线的计算结果。
[0034]在本实施例中，校验输出模块包括第一处理单元、第二处理单元、监听模块和控制模块;第一处理单元和第二处理单元分别与A/D转换单元连接，获取经A/D转换的采样数据；监听模块分别与第一处理单元和第二处理单元连接，第二处理单元通过监听模块监听第一处理单元的计算结果;控制模块分别与第一处理单元和第二处理单元连接，用于根据第二处理单元的控制指令控制第一处理单元的输出。在本实施例中，监听模块为隔离监听模块，控制模块为隔离控制模块。
[0035]在本实施例中，第二处理单元通过隔离监听单元监听获取第一处理单元输出的计算结果，可以如图3所示，由隔离监听单元直接监听第一处理单元与通信总线连接的数据线上的计算结果;也可以如图6所示，由第一处理单元的专用通信端口将计算结果通过隔离监听单元发送至第二处理单元。第二处理单元获取第一处理单元的计算结果后，与自身的计算结果进行比较校验，校验一致时则允许第一处理单元向通信总线发送计算结果，校验不一致时则向隔离控制单元发送控制指令，隔离控制单元通过修改计算结果的状态信息等方式，使得第一处理单元向通信总线发送的计算结果无效。
[0036]在本实施例中，数据采样模块还包括隔离模块，隔离模块包括用于实现传感器、第一处理单元和第二处理单元三者之间的电隔离的第一隔离单元和第二隔离单元。如图3所示，第一隔离单元连接在传感器与A/D转换单元之间，第二隔离单元连接在A/D转换单元与第一处理单元之间，或者，第二隔离单元连接在A/D转换单元与第二处理单元之间。当然，隔离模块也可以采用如图4所示的连接方式，A/D转换单元输出端分为两路，分别通过第一隔离单元和第二隔离单元与第一处理单元和第二处理单元连接。或者，隔离模块也可以采用如图6所示的连接方式，A/D转换单元与第一隔离单元连接，第一隔离单元的输出端分为两路，一路通过第二隔离单元与校验输出模块中的一个处理单元连接，另一路与校验输出模块中的另一个处理单元连接。或者，如图5所示，将传感器的采样数据通过两个独立的A/D转换单元进行模数转换，再分别通过第一隔离单元和第二隔离单元将转换后的采样数据分别隔离发送至第一处理单元和第二处理单元。
[0037]在本实施例中，数据采样模块包括多个相同的传感器，和与传感器数量相同的A/D转换单元和隔离模块，每个传感器通过对应的A/D转换单元和隔离模块与校验输出模块连接。通过多个相同的传感器，对数据进行冗余采样，并独立对采样数据进行A/D转换处理，可有效提高采样系统的健壮性和稳定性。
[0038]在本实施例中，数据采样模块还包括第一电源隔离单元和第二电源隔离单元，第一电源隔离单元与第一处理单元连接，第二电源隔离单元与第二处理单元连接。本实施例中，通过采用隔离监听单元、隔离控制单元、第一隔离单元、第二隔离单元、第一电源隔离单元和第二电源隔离单元，从而保证第一处理单元和第二处理单元之间完全电隔离，两个处理单元之间完全独立工作，互不干扰，可最大限度的保证两个处理单元对采样数据进行计算处理的精度，从向保证向通信总线输出的计算结果的正确。
[0039]在本实施例中，数据采样系统包括两套独立的数据采样模块。通过对数据采样模块采用冗余设计，两套独立的数据采样模块独立工作，独立向数据总线提供结果数据，从而保证其中任意一套数据采样模块发生故障时，整个系统仍可有效工作，从而可有效提高采样系统的健壮性。
[0040]本实施例中，数据采样模块将结果输出至通信总线，与通信总线连接的各设备可直接从通信总线上获取结果数据，无需要为每个设备安装设备独立的数据采样设备，集成度高，设备体积小，安装方便。对于新增加设备时，也只需要将该设备连接至通信总线上，即可获得传感器采样的结果数据，扩展性能好。
[0041]上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种数据采样方法，其特征在于，包括如下步骤: 51.通过传感器对数据进行采样，得到采样数据； 52.将所述采样数据送入第一处理单元计算得到第一结果，同时，将所述采样数据送入第二处理单元计算得到第二结果，所述第一处理单元和第二处理单元对采样数据进行相同的计算处理； 53.校验所述第一结果和第二结果是否相同，相同则将所述第一结果正确输出至通信总线。2.根据权利要求1所述的数据采样方法，其特征在于:所述步骤SI中，通过一个以上的相同传感器对数据进行采样，得到冗余的采样数据。3.根据权利要求1或2所述的数据采样方法，其特征在于:所述步骤S2中，所述采样数据经隔离后送入第一处理单元，计算得到第一结果;所述采样数据经隔离后同步送入第二处理单元，计算得到第二结果。4.根据权利要求3所述的数据采样方法，其特征在于:所述步骤S3的具体步骤包括: 第二处理单元将第二结果发送至第一处理单元，第一处理单元判断所述第二结果与所述第一结果是否相同，相同则输出第一结果至通信总线;否则不进行输出； 或者: 第一处理单元将所述第一结果发送至第二处理单元，第二处理单元判断所述第一结果与第二结果是否相同，相同则向第一处理单元确认数据一致，第一处理单元输出第一结果至通信总线，否则向数据处理确认数据不一致，第一处理单元不进行输出； 或者: 第一处理单元输出第一结果至通信总线，第二处理单元监听第一处理单元所输出的第一结果，并判断与所述第二结果是否一致，不一致则确认第一处理单元所输出的第一结果无效。5.根据权利要求4所述的数据采样方法，其特征在于:所述步骤S3中确认第一处理单元输出的第一结果无效的具体步骤为:第二处理单元修改第一处理单元的输出状态信号为无效信号，确认第一处理单元的输出无效。6.一种数据采样系统，其特征在于:包括数据采样模块，所述数据采样模块包括依次连接的传感器、A/D转换单元和校验输出模块;所述传感器用于获取采样数据，通过所述A/D转换模块用于对所述采样数据进行模数转换后，发送至校验输出模块，所述校验输出模块用于对所述采样数据进行两次独立计算，并能过校验两次独立计算结果的一致性结果是否正确，输出正确的计算结果。7.根据权利要求6所述的数据采样系统，其特征在于:所述校验输出模块包括第一处理单元、第二处理单元、监听模块和控制模块;所述第一处理单元和第二处理单元分别与所述A/D转换单元连接，获取经A/D转换的采样数据;所述监听模块分别与所述第一处理单元和第二处理单元连接，第二处理单元通过监听模块监听第一处理单元的计算结果;所述控制模块分别与第一处理单元和第二处理单元连接，用于根据所述第二处理单元的控制指令控制第一处理单元的输出。8.根据权利要求6所述的数据采样系统，其特征在于:所述监听模块为隔离监听模块，所述控制模块为隔离控制模块。9.根据权利要求8所述的数据采样系统，其特征在于:所述数据采样模块还包括隔离模块，所述隔离模块包括用于实现所述传感器、第一处理单元和第二处理单元三者之间的电隔离的第一隔离单元和第二隔离单元。10.根据权利要求9所述的数据采样系统，其特征在于:所述第一隔离单元连接在所述传感器与A/D转换单元之间，所述第二隔离单元连接在所述A/D转换单元与第一处理单元之间，或者，所述第二隔离单元连接在所述A/D转换单元与第二处理单元之间； 或者: 所述A/D转换单元与所述第一隔离单元连接，所述第一隔离单元的输出端分为两路，一路通过第二隔离单元与所述校验输出模块中的一个处理单元连接，另一路与所述校验输出模块中的另一个处理单元连接； 或者: 所述A/D转换单元输出端分为两路，分别通过所述第一隔离单元和第二隔离单元与第一处理单元和第二处理单元连接。11.根据权利要求10所述的数据采样系统，其特征在于:所述数据采样模块包括多个相同的传感器，和与传感器数量相同的A/D转换单元和隔离模块，每个传感器通过对应的A/D转换单元和隔离模块与校验输出模块连接。12.根据权利要求11气概这的数据采样系统，其特征在于:所述数据采样模块还包括第一电源隔离单元和第二电源隔离单元，所述第一电源隔离单元与第一处理单元连接，所述第二电源隔离单元与所述第二处理单元连接。13.根据权利要求12所述的数据采样系统，其特征在于:数据采样系统包括两套独立的数据采样模块。
【文档编号】H03M1/12GK106059585SQ201610366702
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】陈庆, 邵跃虎, 酉佳, 余庆, 吴雷雷, 胡淼
【申请人】株洲中车时代电气股份有限公司