CN117970010B - 一种单通道采样单元及其工作方法和仪器仪表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单通道采样单元及其工作方法和仪器仪表，单通道采样单元包括多个单通道采样装置，单通道采样装置包括处理模块以及分别与处理模块相连的计量模块、模式选择开关；单通道采样装置中的处理模块均通过CAN总线相连；处理模块适于根据模式选择开关的选择设定为主模块的第一工作模式或为从模块的第二工作模式；处理模块适于通过CAN总线进行信息交互：当处理模块为主模块时，主模块适于确定计量采样模式信息并根据确定的计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，同时通过CAN总线将计量采样模式信息同步到从模块中。它能够实现自组网功能，统一采样模式，并根据配置需求进行多种方式组合使用。

Description

一种单通道采样单元及其工作方法和仪器仪表

技术领域

本发明涉及一种单通道采样单元及其工作方法和仪器仪表。

背景技术

目前，电气量的采样和数据使用在电力***的运行中扮演非常重要的角色，通过对电气量的实时采样分析可了解***的健康状况、设备的故障情况、电能的使用情况。

当前电气量的测量大都通过在供电线路加装导轨表、单相表、三相电表的方式提供电压、电流、功率、事件、电能等相关数据来满足用户的需求。

公开号为CN114336968A的中国专利公开了一种低压配电***以及低压配电***的数据通信方法，在该方法中，具体描述到：网关将电气量采集需求指令发送给CCO载波模块；CCO载波模块定时与电表载波模块、开关载波模块、表箱载波模块进行校时并将每分钟需要采集的电气量发给电表载波模块、开关载波模块、表箱载波模块；电表载波模块、开关载波模块、表箱载波模块按照指令要求，每分钟采集相应的电气量并保存，这是通过载波通信进行数据的传输；当然，还有采用RS485接口进行数据的传输，这两种数据的传输方式在复杂环境下受空间和电磁环境的影响较大，制约了采样点的布设，影响了数据的采集和使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种单通道采样单元，它能够实现自组网功能，统一采样模式，并可根据配置需求进行多种方式组合使用，减少了对电气测量点选择的复杂度，可以灵活布点。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种单通道采样单元，包括多个单通道采样装置，单通道采样装置包括处理模块以及分别与所述处理模块相连的计量模块、模式选择开关；其中，

单通道采样装置中的处理模块均通过CAN总线相连；

所述计量模块适于采集电气量信息并发送给所述处理模块；

所述处理模块适于根据所述模式选择开关的选择设定为主模块的第一工作模式或为从模块的第二工作模式；

所述处理模块适于通过CAN总线进行信息交互：当处理模块为主模块时，所述主模块适于确定计量采样模式信息并根据确定的计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，同时通过CAN总线将计量采样模式信息同步到从模块中；当处理模块为从模块时，所述从模块适于通过CAN总线接收所述主模块发送的计量采样模式信息，根据该计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，并且将从模块中的采样数据信息通过CAN总线同步到主模块中。

进一步，当所述处理模块为主模块时，所述主模块还适于将所述主模块中的采样数据信息和所述从模块中的采样数据信息进行整合。

进一步，为了实现CAN通信以方便传输数据，所述单通道采样装置还包括与所述处理模块相连的CAN通信模块，所述CAN通信模块与CAN总线相连。

进一步，为了向处理器输入采样模式信息以及上传采样数据信息，所述单通道采样装置还包括与所述处理模块相连的串口通信模块，所述串口通信模块适于基于采样模式信息和采样数据信息进行信息交互。

进一步，所述单通道采样装置还包括晶振模块，所述晶振模块适于向所述处理模块提供时钟频率。

进一步，所述采样模式信息中包括采样的数据类型项和采样周期。

进一步，为了很好地实现自组网，当所述处理模块为主模块时，所述主模块适于通过CAN总线发送查询帧，寻找下一级的从模块，并将从模块的地址添加到所述主模块的管理列表中完成组网工作，后续根据设定的间隔周期查询从模块，进行组网的动态优化。

进一步，将从模块中的采样数据信息通过CAN总线同步到主模块中的具体方式为所述主模块轮询或所述从模块变化上报的方式。

本发明还提供了一种单通道采样单元的工作方法，方法的步骤中含有：

处理模块上电后通过读取模式选择开关的状态，确定处理模块的工作模式：

当所述处理模块为主模块时，所述主模块适于确定计量采样模式信息并根据确定的计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，同时通过CAN总线将计量采样模式信息同步到从模块中；

当所述处理模块为从模块时，所述从模块适于通过CAN总线接收所述主模块发送的计量采样模式信息，并根据该计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，并且将从模块中的采样数据信息通过CAN总线同步到主模块中。

本发明还提供了一种仪器仪表，含有以上单通道采样单元中的单通道采样装置。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、本发明的单通道采样单元作为电气测量的单元，可以将处理模块选择为主模块或从模块，并通过CAN总线连接，上电后，实现自组网，同时可同步采样模式信息，使得主模块和从模块在统一的采样模式下采样，从模块可将采样数据信息通过CAN总线回传给主模块，最后一起收集，根据用户的使用场景提供一对一，一对多，多对多的组合方式，满足用户进行灵活配置管理的需求，减少了对电气测量点选择的复杂度，可以灵活布点。

2、本发明的单通道采样装置可作为部件承担现有表计的测量功能，减少表计的开发难度，同时由于单通道采样装置采用单通道模块化设计，有效减少了产品的尺寸，满足了客户的型式要求，同时也有效降低生产过程中校正的难度，提升了生产效率满足工厂化大批量生产的要求。

附图说明

图1为本发明的单通道采样装置的框图；

图2为本发明的单通道采样单元的应用示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种单通道采样单元，包括多个单通道采样装置，单通道采样装置包括处理模块1以及分别与处理模块1相连的计量模块2、模式选择开关3；其中，

单通道采样装置中的处理模块1均通过CAN总线10相连；

计量模块2适于采集电气量信息并发送给处理模块1；

处理模块1适于根据模式选择开关3的选择设定为主模块20的第一工作模式或为从模块30的第二工作模式；

处理模块1适于通过CAN总线10进行信息交互：当处理模块1为主模块20时，主模块20适于确定计量采样模式信息并根据确定的计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，同时通过CAN总线10将计量采样模式信息同步到从模块30中；当处理模块1为从模块30时，从模块30适于通过CAN总线10接收主模块20发送的计量采样模式信息，根据该计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，并且将从模块30中的采样数据信息通过CAN总线10同步到主模块20中。

在本实施例中，计量模块2，其具体为计量芯片，为现有技术，本实施例对其不做赘述；处理模块1具体为MCU。

具体地，当处理模块1为主模块20时，主模块20还适于将主模块20中的采样数据信息和从模块30中的采样数据信息进行整合。

具体地，如图1所示，单通道采样装置还可以包括与处理模块1相连的CAN通信模块4，CAN通信模块4与CAN总线10相连；CAN通信模块4具体为CAN通信接口，由此形成的CAN通信线路提供复杂工作环境下主模块20、从模块30之间的数据交互通道，保障数据可靠传输。

另外，本实施例中的模式选择开关3用于设定处理模块1（当然也可以指对应的单通道采样装置）的主从工作模式。

在本实施例中，如图1所示，单通道采样装置还包括电源7，电源7为模式选择开关3、计量模块2和处理模块1供电。

具体地，如图1所示，单通道采样装置还包括与处理模块1相连的串口通信模块5，串口通信模块5适于基于采样模式信息和采样数据信息进行信息交互。

具体地，如图1所示，单通道采样装置还包括晶振模块6，晶振模块6适于向处理模块1提供时钟频率。

具体地，在本实施例中，采样模式信息中包括采样的数据类型项和采样周期。

具体地，当处理模块1为主模块20时，主模块20适于通过CAN总线10发送查询帧，寻找下一级的从模块30，并将从模块30的地址添加到主模块20的管理列表中完成组网工作，后续根据设定的间隔周期查询从模块30，进行组网的动态优化。

具体地，将从模块30中的采样数据信息通过CAN总线10同步到主模块20中的具体方式为主模块20轮询或从模块30变化上报的方式。

该单通道采样单元的工作方法，方法的步骤中含有：

处理模块1（也可以指对应的单通道采样装置）上电后通过读取模式选择开关3的状态，确定处理模块1的工作模式：

（1）当处理模块1为主模块20的第一工作模式时，处理模块1进行如下动作：

通过CAN通信接口发送查询帧，寻找下一级的从模块30，将从模块30的地址添加到本身管理列表中完成组网工作，后续根据设定的间隔周期查询从模块30，进行组网的动态优化；

主模块20根据编程信息确定采样模式（确定采样的数据项、采样周期），并将采样模式通过CAN通信接口同步到从模块30；

主模块20数据的同步采用主模块20轮询或从模块30变化上报的方式，将从模块30的数据同步到主模块20中；

主模块20根据采样模式进行本节点的电气测量并提供有效数据；

主模块20将本体的采样数据与从模块30的采样数据进行整合供其他设备使用。

（2）当处理模块1为从模块30的第二工作模式时，处理模块1进行如下动作：

通过CAN通信接口或串口通信模块5接收采样方案和数据的传输；

从模块30根据采样模式进行本节点的电气测量并提供有效数据。

本实施例的单通道采样单元中的单通道采样装置可以设置在仪器仪表。

如图2所示，将本实施例的单通道采样装置作为物联感知***的一部分，支持多点分布采样，具体实施步骤如下：

步骤S01)物联设备根据采样需求编制不同的采样方案通过串口通信模块5下发到主模块20中；

步骤S02)主模块20根据方案内容转换为模块本地执行方案，通过CAN通信接口对同级的从模块30进行方案同步；

步骤S03)同步完成后基于采样方案，主模块20、从模块30执行采样任务生成电气测量数据；

步骤S04)主模块20启动数据同步将从模块30中的数据通过CAN通信接口同步到主模块20中进行数据的整合，供***中的其他设备使用。

将本实施例的单通道采样装置作为一个采样部件供用户设备使用（如三相表和单相表），具体实施步骤如下：

步骤S1)用户设备通过本体的串口通信模块5建立通讯连接。

步骤S2)用户设备通过串口通信模块5将采样方案下发到处理模块1，处理模块1控制计量模块2采样。

步骤S3)用户设备通过串口通信模块5获取处理模块1中的电气测量数据。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单通道采样单元，其特征在于，包括多个单通道采样装置，单通道采样装置包括处理模块（1）以及分别与所述处理模块（1）相连的计量模块（2）、模式选择开关（3）；其中，

单通道采样装置中的处理模块（1）均通过CAN总线（10）相连；

所述单通道采样装置还包括与所述处理模块（1）相连的CAN通信模块（4），所述CAN通信模块（4）与CAN总线（10）相连；

CAN通信模块（4）为CAN通信接口；

所述计量模块（2）适于采集电气量信息并发送给所述处理模块（1）；

所述处理模块（1）适于根据所述模式选择开关（3）的选择设定为主模块（20）的第一工作模式或为从模块（30）的第二工作模式；

所述处理模块（1）适于通过CAN总线（10）进行信息交互：当处理模块（1）为主模块（20）时，所述主模块（20）适于确定计量采样模式信息并根据确定的计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，同时通过CAN总线（10）将计量采样模式信息同步到从模块（30）中；当处理模块（1）为从模块（30）时，所述从模块（30）适于通过CAN总线（10）接收所述主模块（20）发送的计量采样模式信息，根据该计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，并且将从模块（30）中的采样数据信息通过CAN总线（10）同步到主模块（20）中；

所述单通道采样装置还包括与所述处理模块（1）相连的串口通信模块（5），所述串口通信模块（5）适于基于计量采样模式信息和采样数据信息进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的单通道采样单元，其特征在于，

当所述处理模块（1）为主模块（20）时，所述主模块（20）还适于将所述主模块（20）中的采样数据信息和所述从模块（30）中的采样数据信息进行整合。

3.根据权利要求1所述的单通道采样单元，其特征在于，

所述单通道采样装置还包括晶振模块（6），所述晶振模块（6）适于向所述处理模块（1）提供时钟频率。

4.根据权利要求1所述的单通道采样单元，其特征在于，

所述采样模式信息中包括采样的数据类型项和采样周期。

5.根据权利要求1所述的单通道采样单元，其特征在于，

当所述处理模块（1）为主模块（20）时，所述主模块（20）适于通过CAN总线（10）发送查询帧，寻找下一级的从模块（30），并将从模块（30）的地址添加到所述主模块（20）的管理列表中完成组网工作，后续根据设定的间隔周期查询从模块（30），进行组网的动态优化。

6.根据权利要求1所述的单通道采样单元，其特征在于，

将从模块（30）中的采样数据信息通过CAN总线（10）同步到主模块（20）中的具体方式为所述主模块（20）轮询或所述从模块（30）变化上报的方式。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的单通道采样单元的工作方法，其特征在于，方法的步骤中含有：

处理模块（1）上电后通过读取模式选择开关（3）的状态，确定处理模块（1）的工作模式：

当所述处理模块（1）为主模块（20）时，所述主模块（20）适于确定计量采样模式信息并根据确定的计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，同时通过CAN总线（10）将计量采样模式信息同步到从模块（30）中；

当所述处理模块（1）为从模块（30）时，所述从模块（30）适于通过CAN总线（10）接收所述主模块（20）发送的计量采样模式信息，根据该计量采样模式信息进行对应的单通道采样装置的采样工作，并且将从模块（30）中的采样数据信息通过CAN总线（10）同步到主模块（20）中。

8.一种仪器仪表，其特征在于，含有如权利要求1至6中任一项所述的单通道采样单元中的单通道采样装置。