一种多通道数据采集同步系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种多通道数据采集同步系统，所述多通道数据采集同步系统包括GPS授时模块、ARM底板、信息采样板和计算机，所述GPS授时模块发送GPS绝对时间的串口数据和秒脉冲信号给所述ARM底板，所述ARM底板接收串口数据和秒脉冲信号并进行多路拆分后传送给信息采样板，所述信息采样板解析、记录和采集数据，并将数据传送给所述计算机，所述计算机接收、存储并读取信息采样板传送的数据并绘制波形曲线图，根据波形曲线图对电路数据进行分析。应用本发明专利技术多通道数据采集同步系统进行电路数据采集，各采集通道间没有信号干扰，各通道间同时具备统一时间基准，采集的数据精度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道数据采集同步系统及方法
本专利技术涉及特高压电网测量装置领域，尤其涉及一种多通道数据采集同步系统及方法。
技术介绍
当前，在特高压电网或者其他电网的多通道高速数据采集中，为了同时记录一个地点的多通道数据，分析故障点信息，需要采集多台设备在线监控数据，这需要在不同地点的数据采集设备具有统一的时间基准，多台设备的同步精度如果不高则采集的电路数据的不具备参考分析价值。同时，在特高压电网或者其他电网的故障波形具有电流大、持续时间短的特点，这种高频、大电流数据会在被采集数据的各通道之间产生严重的相互干扰，如在3通道数据采集中，其中一个通道有输入，即使其他两个通道没有信号输入，也会有很大的串入扰动电流和电压，通道之间的串扰极大的影响仪器工作的稳定性和测量的准确性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种应用于多通道电路数据采集的多通道数据采集同步系统。本专利技术提供一种多通道数据采集同步系统，所述多通道数据采集同步系统包括GPS授时模块、ARM底板、信息采样板和计算机，所述GPS授时模块与ARM底板连接，所述ARM底板与信息采样板连接，所述信息采样板与计算机连接，所述GPS授时模块接收GPS卫星信号并发送GPS绝对时间的串口数据和秒脉冲信号给所述ARM底板，所述ARM底板接收GPS授时模块发送的串口信息和秒脉冲信号，并将串口信息和秒脉冲信号发送给信息采样板，所述信息采样板有多个，这些信息采样板共用一个ARM底板，所述GPS授时模块发出的GPS的秒脉冲信号和串口信号在ARM底板上进行多路拆分后发送给每个信息采样板，每个信息采样板相互隔离，所述信息采样板解析GPS授时数据、记录解析GPS授时数据的时间并同时采集电路波形数据，每一信息采样板均检测其接收的电路波形数据中是否有过电压数据，这些信息采集板在其中至少一个信息采样板检测到有过电压数据时同时向计算机发送电路波形数据和时间数据，所述计算机接收、存储和读取网络接口传送的数据并绘制波形曲线图。进一步地，所述信息采样板设有串口、FPGA处理器、采样电路、存储单元、网络接口、独立电源,所述FPGA处理器分别与串口、采样电路、存储单元、网络接口和独立电源连接，所述独立电源与ARM底板连接，所述独立电源提供信息采样板的运行电力，所述FPGA处理器进行数据和信号的接收与处理，所述串口接收ARM底板发送的GPS串口信息，并将GPS串口信息发送给FPGA处理器，GPS秒脉冲信号通过所述ARM底板进行多路拆分后被发送至所述FPGA处理器，所述FPGA处理器接收GPS串口信息和秒脉冲信号进行GPS绝对时间授时，所述FPGA处理器内设临时计时时钟和自守时计时时钟两个时钟，其中临时计时时钟记录所述FPGA处理器接收GPS串口信息到信息解析成功的时间数据，所述自守时计时时钟记录自守时时间数据，所述采样电路采集电路波形数据，所述FPGA处理器将电路波形数据与GPS绝对时间数据以及自守时时间数据一同保存至存储单元。进一步地，所述存储单元包括第一存储单元和第二存储单元，所述第一存储单元临时保存电路波形数据、GPS绝对时间数据和自守时计时数据，当所述FPGA处理器检测到所述第一存储单元中存储有过电压数据时，所述FPGA处理器从所述第一存储单元中抓取电路波形数据、GPS绝对时间授时和自守时计时数据，并将电路波形数据、GPS绝对时间数据和自守时计时数据通过网络接口传送至计算机中，所述网络接口与计算机的连接不畅或传送失败时，所述FPGA处理器将电路波形数据、GPS绝对时间数据和自守时计时数据传送至第二存储单元中存储，待网络接口与计算机的连接网络成功后，所述FPGA处理器再从第二存储单元中将数据经网络接口传送给计算机。进一步地，所述第一存储单元是DDR缓存单元，所述第二存储单元是TF存储单元。进一步地，所述GPS授时模块会在正秒输出一个整秒脉冲PPS，整秒脉冲的同步精度可达100ns。本专利技术的实施例还提供一种多通道数据采集同步方法，其特征在于：所述包括多通道数据采集同步方法以下步骤：S1:信息采样板和授时模块开机，所述采样电路采集电路波形数据，将所述FPGA处理器设定为自动授时，并设置双计时时钟；临时计时时钟和自守时计时时钟，其中临时计时时钟用于记录FPGA处理器接收到整秒脉冲信号到解析GPS绝对时间的时间间隔，自守时计时时钟用于系统的自守时计数；S2:授时开始，接收GPS秒脉冲信号和串口数据；在FPGA处理器中设置授时使能开始函数，当授时开始，开启秒脉冲中断和串口中断，秒脉冲中断开启后FPGA处理器接收秒脉冲信号，串口中断后FPGA处理器接收GPS模块的串口数据。S3:监测秒脉冲信号；所述FPGA处理器监测所接收的秒脉冲上升沿信号；S4:判断PPS秒脉冲信号是否有上升沿信号；当所述FPGA处理器检测到PPS秒脉冲上升沿信号，进入下一步，若所述FPGA处理器未检测到PPS秒脉冲上升沿信号，则重复步骤S3；S5:临时计时时钟Timer1计时开始；FPGA处理器将临时计时时钟清零并开始计时；S6:解析接收的串口数据并判断串口数据是否有效；所述FPGA处理器对串口数据进行解析，如果时间数据解析成功，则进入下一步，若串口数据解析失败，返回步骤S2；S7:读取相应的GPS绝对时间并判断授时是否成功；若临时计时时钟所计的时间小于1秒,表示GPS绝对时间授时成功，进入下一步,如果临时计时时钟所计数据的时间大于1秒，则表明授时失败，返回步骤S2；S8:自守时计时时钟工作；将临时计时时钟所计时间数据写入自守时计时时钟，自守时计时时钟在写入数据的基础上继续计数，进入下一步；S9:确认是否需要重新授时；自守时计时时钟计时开始后，当自守时计时时钟数值小于GPS授时间隔时间数值,则不触发授时使能开始函数，不重新授时，进入下一步；若自守时计时时钟数值大于GPS授时间隔时间数值则触发授时使能开始函数，返回步骤S2；S10:时间数据同步写入第一存储单元34电路波形数据；所述采样电路持续同步采集电路波形数据，并将电路波形数据保存于第一存储单元，FPGA处理器将GPS绝对时间和自守时时间写入第一存储单元，采样数据中波形发生时间等于GPS授时绝对时间加上自守时计时时钟时间；S11:检测电路波形数据；所述FPGA处理器监测保存于第一存储单元的电路波形数据，当所述FPGA处理器检测到所述第一存储单元中存储有过电压数据时，进入下一步，未检测到所述第一存储单元中存储有过电压数据时，保存满一定周期数据，依次删除时间最早的电路波形数据；S12:数据储存与发送；所述FPGA处理器从第一存储单元中抓取相应的电路波形数据和时间数据，并通过网络接口传送至计算机中，进行下一步，当网络接口与计算机的连接不畅或传送失败时，所述FPGA处理器则将电压数据和时间数据传送至第二存储单元中存储，所述网络接口与计算机的连接网络成功后，再从第二存储单元中将电压数据和时间数据经网络接口传送给计算机；S13:数据解读及分析；所述计算机接收、存储和读取网络接口传送的数据并绘制波形曲线图，根据波形曲线图对电路数据进行分析。进一步地，所述临时计时时钟和自守时计时时钟以100MHz频率计时。进一步地，所述GPS授时时间间隔为5秒。本专利技术的一种多通道数据采集同步系统，通过对信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道数据采集同步系统，其特征在于：所述多通道数据采集同步系统包括GPS授时模块、ARM底板、信息采样板和计算机，所述GPS授时模块与ARM底板连接，所述ARM底板与信息采样板连接，所述信息采样板与计算机连接，所述GPS授时模块接收GPS卫星信号并发送GPS绝对时间的串口数据和秒脉冲信号给所述ARM底板，所述ARM底板接收GPS授时模块发送的串口信息和秒脉冲信号，并将串口信息和秒脉冲信号发送给信息采样板，所述信息采样板有多个，这些信息采样板共用一个ARM底板，所述GPS授时模块发出的GPS的秒脉冲信号和串口信号在ARM底板上进行多路拆分后发送给每个信息采样板，每个信息采样板相互隔离，所述信息采样板解析GPS授时数据、记录解析GPS授时数据的时间并同时采集电路波形数据，每一信息采样板均检测其接收的电路波形数据中是否有过电压数据，这些信息采集板在其中至少一个信息采样板检测到有过电压数据时同时向计算机发送电路波形数据和时间数据，所述计算机接收、存储和读取网络接口传送的数据并绘制波形曲线图。

【技术特征摘要】
1.一种多通道数据采集同步系统，其特征在于：所述多通道数据采集同步系统包括GPS授时模块、ARM底板、信息采样板和计算机，所述GPS授时模块与ARM底板连接，所述ARM底板与信息采样板连接，所述信息采样板与计算机连接，所述GPS授时模块接收GPS卫星信号并发送GPS绝对时间的串口数据和秒脉冲信号给所述ARM底板，所述ARM底板接收GPS授时模块发送的串口信息和秒脉冲信号，并将串口信息和秒脉冲信号发送给信息采样板，所述信息采样板有多个，这些信息采样板共用一个ARM底板，所述GPS授时模块发出的GPS的秒脉冲信号和串口信号在ARM底板上进行多路拆分后发送给每个信息采样板，每个信息采样板相互隔离，所述信息采样板解析GPS授时数据、记录解析GPS授时数据的时间并同时采集电路波形数据，每一信息采样板均检测其接收的电路波形数据中是否有过电压数据，这些信息采集板在其中至少一个信息采样板检测到有过电压数据时同时向计算机发送电路波形数据和时间数据，所述计算机接收、存储和读取网络接口传送的数据并绘制波形曲线图。2.如权利要求1所述的多通道数据采集同步系统，其特征在于：所述信息采样板设有串口、FPGA处理器、采样电路、存储单元、网络接口、独立电源,所述FPGA处理器分别与串口、采样电路、存储单元、网络接口和独立电源连接，所述独立电源与ARM底板连接，所述独立电源提供信息采样板的运行电力，所述FPGA处理器进行数据和信号的接收与处理，所述串口接收ARM底板发送的GPS串口信息，并将GPS串口信息发送给FPGA处理器，GPS秒脉冲信号通过所述ARM底板进行多路拆分后被发送至所述FPGA处理器，所述FPGA处理器接收GPS串口信息和秒脉冲信号进行GPS绝对时间授时，所述FPGA处理器内设临时计时时钟和自守时计时时钟两个时钟，其中临时计时时钟记录所述FPGA处理器接收GPS串口信息到信息解析成功的时间数据，所述自守时计时时钟记录自守时时间数据，所述采样电路采集电路波形数据，所述FPGA处理器将电路波形数据与GPS绝对时间数据以及自守时时间数据一同保存至存储单元。3.如权利要求2所述的多通道数据采集同步系统，其特征在于：所述存储单元包括第一存储单元和第二存储单元，所述第一存储单元临时保存电路波形数据、GPS绝对时间数据和自守时计时数据，当所述FPGA处理器检测到所述第一存储单元中存储有过电压数据时，所述FPGA处理器从所述第一存储单元中抓取电路波形数据、GPS绝对时间授时和自守时计时数据，并将电路波形数据、GPS绝对时间数据和自守时计时数据通过网络接口传送至计算机中，所述网络接口与计算机的连接不畅或传送失败时，所述FPGA处理器将电路波形数据、GPS绝对时间数据和自守时计时数据传送至第二存储单元中存储，待网络接口与计算机的连接网络成功后，所述FPGA处理器再从第二存储单元中将数据经网络接口传送给计算机。4.如权利要求3所述的多通道数据采集同步系统，其特征在于：所述第一存储单元是DDR缓存单元，所述第二存储单元是TF存储单元。5.如权利要求3所述的多通道数据采集同步系统，其特征在于：所述GPS授时模块会在正秒输出一个整秒脉冲PPS，整秒脉冲的同步精度可达100ns。6.一种多通道数据采集同步方法，其特征在于：所述包括多通...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，苟维汉，尹宪栋，李勇波，何王勇，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42