[发明专利]基于网络和分布式供电的级联式同步大规模数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信和数据处理技术领域，特别涉及一种基于网络和分布式供电的级联式同步大规模数据采集系统。

背景技术

在隧道监控中，石油地震勘探信号采集系统通常线路非常长，因此会采用专有的网络技术，例如专业的令牌环网络，或者采用以太网及CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线等。但是上述方式仅仅解决了通信问题，很难解决供电问题。虽然有POE（Power Over Ethernet，有源以太网）技术，但是其属于星形布线方式，其通信和供电距离仅100m，不能满足现场需要。由于其信号均为交流信号，频率在0.001HZ～1000HZ之间，对于信噪比要求很高，要求达到90DB以上。将信号引到中心集中采集的方式，将会带来信噪比的恶化，引入电网的干扰，技术上不可行。而且交流信号的采集必须同步进行，否则丢失相位信息。

并且，由于现场条件非常恶劣，不便于安装且布线较复杂，而且现有技术尚不能实现同步的数据采集，也不能实现级联通信和供电的同步数据采集。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于网络和分布式供电的级联式同步大规模数据采集系统，该系统能够方便安装，布线简单，可以实现同步的数据采集，并且实现了能够进行级联通信和供电的同步数据采集方案。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于网络和分布式供电的级联式同步大规模数据采集系统，包括：多个供电及数据采集子系统、工业以太网交换机和多台数据采集工作站，其中，所述工业以太网交换机分别与每个所述供电及数据采集子系统和每个所述数据采集工作站进行通信，其中，每个所述供电及数据采集子系统用于生成供电电流以对外供电以及采集外部的输入信号并生成对应的处理数据，其中，每个所述供电及数据采集子系统包括：主电源站，所述主电源站通过光纤通信或无线通信方式与所述工业以太网交换机进行通信，其中，所述主电源站用于接入外部电源，并对所述外部电源进行抗干扰及限流处理，生成供电电流以对外供电，同时经过直流电源变换器对内供电，以及提供IEEE1588V2同步主钟并接收卫星导航系统的授时以实现每个所述主电源站间的时钟同步，以及提供以太网交换机接口和供电接口；从电源站，用于接入所述外部电源，并对所述外部电源进行抗干扰和限流处理，生成供电电流以对外供电，同时经过直流电源变换器对内供电，以及提供用于级联的以太网交换机接口；多个采集终端，所述多个采集终端通过连接电缆依次级联以实现供电级联且每个所述采集终端与主电源站进行通信，所述多个采集终端中的一部分通过所述连接电缆在所述主电源站输出的所述供电电流下工作，另一部分通过所述连接电缆在所述从电源站输出的所述供电电流下工作，其中，每个所述采集终端接收外部的输入信号，并对所述输入信号进行放大、滤波和分析处理以生成处理后数据，并将所述处理后数据发送至所述主电源站，并且每个所述采集终端还用于接收所述主电源站发送的IEEE1588V2报文，并根据IEEE1588V2协议，计算与所述主电源站的主钟的时间偏差和频率偏差，并调整所述时间偏差和频率偏差以将每个所述采集终端的时钟与主钟的时间误差小于预设值，再由所述采集终端的时钟触发采样输出以保证各个采集终端的采样时钟同步；所述工业以太网交换机用于接收来自所述主电源站的所述处理后数据，并将所述处理后数据发送至所述多台数据采集工作站；每个所述数据采集工作站用于接收所述处理后数据，并对所述处理后数据进行分析和存储。

在本发明的一个实施例中，每个所述主电源站包括：第一电源、第一以太网交换芯片组、第一处理器、以太网交换机接口和电源接口，其中，所述第一电源用于接入外部电源，并将所述外部电源经过直流电源变换器后生成供电电流以向所述第一以太网交换芯片组和所述第一处理器供电，并且所述外部电源接连接电缆中两对并联的芯线的一侧，所述采集终端通过所述电源接口接所述两对并联的双向芯线的另一侧以实现电源级联；第一以太网交换芯片组的其中一个接口与以太网变压器的初级相连，所述以太网变压器的次级接连接电缆中两对信号芯线的一侧，并且所述以太网交换机接口的另外一个与另一个以太网变压器的初级相连，所述另一个以太网变压器的次级接所述两对单向信号芯线的另一侧通过以太网交换芯片的报文交换以实现以太网通信信号的级联；第一处理器，所述第一处理器与所述第一以太网交换芯片组其中一个接口相连，用于供IEEE1588V2同步主钟并接收卫星导航系统的授时以实现每个所述主电源站间的时钟同步。