CN107942778A - 智能感知接入方法和*** - Google Patents

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陈晓娟
包武
王鹏
吕志来
刘浩
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Beijing Xuji Electric Co Ltd
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Beijing Xuji Electric Co Ltd
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Abstract

本发明实施例公开了一种智能感知接入方法和***，***包括：中央处理单元、数据采集单元、数据缓存单元、数据传输单元；数据采集单元包括至少两个并行数据采集通道，且每一数据采集通道都设有单独的A/D转换电路；数据采集单元的每一数据采集通道连接一个外接数据采集点以采集状态参数；状态参数包括以下的至少一种：电流量、电压量、开关量、峰值、机械状态、环境状态；数据缓存单元为设置在中央处理器***的大容量铁电FRAM，以满足存储制造车间及电力设备在电网中运行产生的大量数据的需要；数据传输单元针对不同设备的通讯协议进行数据校验，以将数据封装为统一的数据编码格式，并采用XML格式的文件发送给外部设备。

Description

智能感知接入方法和***
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别是一种智能感知接入方法和***。
背景技术
智能装备是发展智能制造的基础与重点之一，而电力行业的智能装备及其智能化生产与运维全生命周期除了有着其行业的特殊性，电力装备行业是典型的资金密集、技术密集、协作紧密型产业，具有高度垄断、高技术的特性，是国家高端装备制造业的典型代表，体现着一个国家的工业发展程度，也是关系并提高基础民生和国家经济的重要环节。然而，电力装备智能生产与运维全生命周期过程中仍存在着大量不同类型且智能化程度也不同的设备，目前业界缺乏对于这些异构设备的智能互联、智能生产与运维全生命周期过程中相关实时数据信息的采集、统一描述与管理，并且缺乏对这些数据进行统一分析和应用的方法及工具，从而造成电力装备相关工业大数据难以采集和获取，进而阻碍了电力装备智能生产和运维决策的实现与推广。
目前德国西门子以电子器件制造为目标的智能工厂已取得实用性进展，可以实现在应用运维过程中查询产品的制造数据等信息，实现了产业链的初步集成；国内企业经过多年的自动化、信息化建设，虽然在一定程度上提高了生产效率，降低了生产成本，目前制造设备及电力装备感知接入大多采用“1对1”的模式，缺乏针对整个生产线上的异构制造设备及多种复杂电力装备的智能互联共性技术与通用装置，严重阻碍了我国企业生产线及电力装备远程运维智能化程度的提高与智能制造的推广。因此，研制面向电力装备制造过程和远程运维的智能感知接入装置有效促进电力装备行业生产设备和电力装备的数据采集。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例的目的是提供一种智能感知接入方法和***，至少部分的解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提出了一种智能感知接入***，包括：中央处理单元、数据采集单元、数据缓存单元、数据传输单元；其中所述数据采集单元、数据缓存单元、数据传输单元都连接所述中央处理单元；
其中所述数据采集单元包括至少两个并行数据采集通道，且每一数据采集通道都设有单独的A/D转换电路；其中所述数据采集单元的每一数据采集通道连接一个外接数据采集点以采集状态参数；其中所述状态参数包括以下的至少一种：电流量、电压量、开关量、峰值、机械状态、环境状态；
其中所述数据缓存单元为设置在中央处理器***的大容量铁电FRAM，以满足存储制造车间及电力设备在电网中运行产生的大量数据的需要；该铁电FRAM具有掉线不丢失数据的优势，便于对生产数据和运维数据的智能分析；
其中数据传输单元针对不同设备的通讯协议进行数据校验，以将数据封装为统一的数据编码格式，并采用XML格式的文件发送给外部设备，以适应采用不同通讯协议的外部设备。
其中，其中，所述***还包括：通信单元，所述通信单元连接Wi-Fi接口、RJ45接口、RS485接口，以与外部设备进行通讯；其中该通讯单元支持现有的主流的MTConnect/FOCAS/OPC工业自动化常用协议，以及IEC101/IEC103/IEC104/IEC61850电力专用规约，以能够根据客户需求实现通信协议的灵活配置。
其中，所述***还包括：程序执行单元，所述程序执行单元连接所述中央处理单元以使外部设备通过程序执行单元连接中央处理单元；其中所述程序执行单元设有JTAG接口以连接外部设备，以对中央处理单元进行现场维护编程和嵌入式程序的修改，以及客户新增需求的升级。
其中，所述***还包括：供电单元、显示单元；所述供电单元和显示单元都连接中央处理单元，以在异常时实现断电保护和异常报警；并在失去外部电力时为***进行供电。
其中所述显示单元用于提供复位按键以在***异常时提供人工复位功能。
同时，本发明实施例还提出了一种利用如前任一项所述的智能感知接入***的方法，包括：
通过数据采集单元连接至少两个外部数据采集点以采集状态参数；其中所述状态参数包括以下的至少一种：电流量、电压量、开关量、峰值、机械状态、环境状态；
将其中所述数据缓存单元为设置在中央处理器***的大容量铁电FRAM，以满足存储制造车间及电力设备在电网中运行产生的大量数据的需要；
其中数据传输单元针对不同设备的通讯协议进行数据校验，以将数据封装为统一的数据编码格式，并采用XML格式的文件发送给外部设备，以适应采用不同通讯协议的外部设备。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种智能感知接入方法和***，能够通过数据采集单元连接多个外部数据采集点以采集各种状态参数；同时可以根据通过数据采集单元将采集到的数据进行缓存，然后通过数据传输单元发送到外部设备。其中外部数据采集点可以采用以下设备的状态参数：电路板上料机、折弯机、变压器等。这样就可以及时获取外部设备的各种状态参数并进行缓存，然后通过数据传输单元输送到外部设备上，以使外部设备能够及时对数据进行分析和处理。上述技术方案集电力装备制造过程生产设备数据采集与远程运维数据采集与一体，并综合应用高精度数据采集方法和网络通信接口技术。
附图说明
图1是本发明实施例的***架构图。
具体实施方式
为了说明本发明的一种基下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示的，本发明实施例提出了一种智能感知接入方法和***，该***包括：中央处理单元、数据采集单元、数据缓存单元、数据传输单元、通信单元、程序执行单元、电源、液晶及其他单元等。在进行硬件原理设计及PCB排版布局时充分考虑工业生产车间恶劣的环境问题及电网环境下的强电磁干扰，采用严格的抗电磁干扰措施和耐振动及耐腐蚀等技术策络。软件设计方面采用高度稳定的嵌入式操作***，采用严格的数据分析处理容错机制。
CPU中央处理单元采用主频高达1.5GHz的ARM高速处理器，满足电力装备制造商对生产设备实时监控的需求，以及完全适用配电网对电力装备实时监测的需求。
数据采集单元采用多通道并行数据采集方案，每个采集通道采用独立的A/D转换器，实现500ms级的数据采集，适应制造车间设备信号的快速变化。在配网***中,数据采集单元通过各种传感器、远程终端，智能采集设备等技术手段,实现对智能配网各个应用环节的有关电量、电压、峰值、机械状态、环境状态等实时信息的采集。
数据缓存单元在CPU***电路布置大容量铁电存储器FRAM，满足制造车间及电力装备在电网中运行的大量数据的存储，掉电不丢失数据，便于对生产数据和运维数据的智能分析。
数据传输单元针对不同设备的MTConnect/FOCUS/OPC等工业自动化通信协议，构建一套可靠的数据校验机制，避免异构制造资源的数据在传输过程中发生错误，对所有的数据进行统一封装，定义统一的数据编码格式，采用XML文件的形式向外发送，有效实现异构制造资源数据的融合。
通信单元支持工业上常用的三种通信接口，WIFI接口、RJ45以太网接口、RS485串行接口。支持丰富的工业自动化常用协议的MTConnect/FOCAS/OPC，以及电力专用规约IEC101/IEC103/IEC104/IEC61850等，而且根据客户需求实现通信协议的灵活配置。
程序执行单元预留JTAG接口，便于后期对中央处理单元现场维护编程和修改嵌入式程序，以及客户新增需求的升级。在通信单元的基础上实现远程程序的升级维护，适应国家电网对电力行业智能控制器的要求。
电源、液晶及其他单元主要针对电源的异常管理，实现断电保护和异常告警，在外部电源断电的情况下，保证智能感知接入装置连续运行一段时间，为维护人员争取时间。液晶面板采用高清显示液晶屏，复位按钮与液晶面板一体化，在CPU出现异常情况时，可以实现人工复位。
本发明实施例在进行硬件原理设计及PCB排版布局时充分考虑工业生产车间恶劣的环境问题及电网环境下的强电磁干扰，采用严格的抗电磁干扰措施和耐振动及耐腐蚀等技术策络。软件设计方面采用高度稳定的嵌入式操作***，采用严格的数据分析处理容错机制。
在电力装备制造阶段，针对典型电力装备的生产制造环节，重点突破异构制造设备的智能感知与接入技术，实现生产相关数据的实时动态采集；通过异构设备智能感知接入装置的研制，促进实现生产线相关的“人-机-物-环境”的全面融合。
在电力装备远程运维阶段，针对电力装备在电网运行环节的复杂性，重点突破电力装备不同厂家、不同地域的数据采集，有效克服克服配网建设中电力装备地理分布的无序性，信息互联互通中的信息孤岛。可以为配网运维优化、运行精细分析、运维效率提升提供有力的支撑能力，提高了配网的可靠性和经济性。
面向电力装备制造过程和远程运维的智能感知接入装置的研制，促使电力装备制造商与电网用户之间的信息交互更加便捷，正确分析电力装备的各种异常情况，进而有效促进电力装备的生产效率和产品质量的提升。最终提升电力装备的运维效率，增前配电网的可靠性，为国家电网的建设奠定坚实的基础。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能感知接入***，其特征在于，包括：中央处理单元、数据采集单元、数据缓存单元、数据传输单元；其中所述数据采集单元、数据缓存单元、数据传输单元都连接所述中央处理单元；
其中所述数据采集单元包括至少两个并行数据采集通道，且每一数据采集通道都设有单独的A/D转换电路；其中所述数据采集单元的每一数据采集通道连接一个外接数据采集点以采集状态参数；其中所述状态参数包括以下的至少一种：电流量、电压量、开关量、峰值、机械状态、环境状态；
其中所述数据缓存单元为设置在中央处理器***的大容量铁电FRAM，以满足存储制造车间及电力设备在电网中运行产生的大量数据的需要；
其中数据传输单元针对不同设备的通讯协议进行数据校验，以将数据封装为统一的数据编码格式，并采用XML格式的文件发送给外部设备，以适应采用不同通讯协议的外部设备。
2.根据权利要求1所述的智能感知接入***，其特征在于，所述***还包括：通信单元，所述通信单元连接Wi-Fi接口、RJ45接口、RS485接口，以与外部设备进行通讯；其中该通讯单元支持现有的主流的MTConnect/FOCAS/OPC工业自动化常用协议，以及IEC101/IEC103/IEC104/IEC61850电力专用规约，以能够根据客户需求实现通信协议的灵活配置。
3.根据权利要求1所述的智能感知接入***，其特征在于，所述***还包括：程序执行单元，所述程序执行单元连接所述中央处理单元以使外部设备通过程序执行单元连接中央处理单元；其中所述程序执行单元设有JTAG接口以连接外部设备，以对中央处理单元进行现场维护编程和嵌入式程序的修改，以及客户新增需求的升级。
4.根据权利要求1所述的智能感知接入***，其特征在于，所述***还包括：供电单元、显示单元；所述供电单元和显示单元都连接中央处理单元，以在异常时实现断电保护和异常报警；并在失去外部电力时为***进行供电。
5.根据权利要求1所述的智能感知接入***，其特征在于，所述显示单元用于提供复位按键以在***异常时提供人工复位功能。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述的智能感知接入***的方法，其特征在于，包括：
通过数据采集单元连接至少两个外部数据采集点以采集状态参数；其中所述状态参数包括以下的至少一种：电流量、电压量、开关量、峰值、机械状态、环境状态；
将其中所述数据缓存单元为设置在中央处理器***的大容量铁电FRAM，以满足存储制造车间及电力设备在电网中运行产生的大量数据的需要；
其中数据传输单元针对不同设备的通讯协议进行数据校验，以将数据封装为统一的数据编码格式，并采用XML格式的文件发送给外部设备，以适应采用不同通讯协议的外部设备。
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