CN111768610A - 用于轨道衡的数据采集装置、数据采集方法及轨道衡 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种用于轨道衡的数据采集装置、数据采集方法及轨道衡，用于轨道衡的数据采集装置包括：本体；数据采集模块，设置在本体上，数据采集模块的数量为多个，多个数据采集模块相互之间隔离设置，一个数据采集模块连接一路传感器，一个数据采集模块采集与其连接的一路传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号；主控模块，设置在本体上，主控模块用于生成命令多个数据采集模块同时进行采集的指令以及并发采集多路数据采集模块输出的数字信号并对采集到的数字信号进行处理，有效实现对多个数据采集模块输出的数字信号进行并发采集，大幅减少了以往多路传感器采集数据时设置的轮询采样时间。

Description

用于轨道衡的数据采集装置、数据采集方法及轨道衡

技术领域

本申请实施例涉及轨道交通领域，尤其涉及一种用于轨道衡的数据采集装置、数据采集方法及轨道衡。

背景技术

轨道衡是称量列车(尤其是货车)载重的衡器，其一般包括若干个用于检测列车载重信息的传感器，通过采集该若干个传感器检测到的信号并进行处理以计量列车的载重。但是，现有技术中，对若干个传感器检测到的信号进行采集时，需要配置轮询采样时间，由此造成多路传感器生成的模拟信号在列车高速移动情况下采样位置不一致，导致轨道衡出现计量误差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种用于轨道衡的数据采集装置、数据采集方法及轨道衡，用以克服或者缓解现有技术中上述缺陷。

本申请实施例提供了一种用于轨道衡的数据采集装置，包括：

本体；

数据采集模块，设置在所述本体上，所述数据采集模块的数量为多个，多个所述数据采集模块相互之间隔离设置，一个所述数据采集模块连接一路传感器，一个所述数据采集模块采集与其连接的一路所述传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号；

主控模块，设置在所述本体上，所述主控模块用于生成命令多个所述数据采集模块同时进行所述采集的指令以及并发采集多路所述数据采集模块输出的数字信号并对采集到的所述数字信号进行处理。

可选地，在本申请的一实施例中，所述数据采集装置还包括供电模块，所述供电模块的数量为多个，多个所述供电模块相互之间隔离设置，一个所述供电模块设置在一个所述数据采集模块中且为对应的一路所述传感器、对应的一个所述数据采集模块供电；其中，多个所述供电模块的输入端并联到同一个外部电源，且多个所述供电模块的输出端相互独立设置。

可选地，在本申请的一实施例中，每个所述供电模块包括一个电源隔离模块，每个所述电源隔离模块输出一个独立电源，以为对应的一路所述传感器、对应的一个所述数据采集模块供电。

可选地，在本申请的一实施例中，多个所述电源隔离模块的输入端并联到同一个外部电源以使得多个所述供电模块的输入端并联到同一个外部电源，且多个所述电源隔离模块的输出端相互之间独立设置以使得多个所述供电模块的输出端相互独立设置，并使得一个所述电源隔离模块的输出端输出一个所述独立电源，以为对应的一路所述传感器、对应的一个所述数据采集模块独立供电。

可选地，在本申请的一实施例中，每个所述供电模块还包括：电压基准模块、比较器以及扩流三级管，所述电压基准模块用于根据所述独立电源生成供桥参考电压，所述比较器和所述扩流三极管用于根据电压基准模块输出的供桥参考电压为所述传感器提供供桥电压。

可选地，在本申请的一实施例中，所述数据采集模块包括A/D转化模块和第一处理模块，所述第一处理模块用于控制所述A/D转化模块将采集到的所述模拟信号转化为所述数字信号。

可选地，在本申请的一实施例中，所述主控模块包括FPGA模块，所述FPGA模块，用于生成命令多个所述数据采集模块同时进行所述采集的指令；以及所述FPGA模块还用于并发采集多个所述数据采集模块输出的数字信号并对所述数字信号进行处理。

可选地，在本申请的一实施例中，所述FPGA模块还用于并发采集多个所述数据采集模块输出的数字信号并对所述数字信号进行处理包括：

所述FPGA模块根据预设规则将多个所述数据采集模块输出的数字信号组建为数据帧；

所述FPGA模块将预设采样间隔内组建的多个所述数据帧进行缓存；

所述FPGA模块根据所述预设采样间隔发送缓存的多个所述数据帧。

可选地，在本申请的一实施例中，所述FPGA模块根据预设规则将多个所述数据采集模块输出的数字信号组建为数据帧包括：

所述FPGA模块获取多个所述数据采集模块在同一采样位置采集的多个数字信号；

所述FPGA模块将多个所述数字信号根据预设规则组建为一个数据帧；其中，所述预设规则至少包括为数据帧配置帧头、帧尾、数据区长度、数据状态位、数据校验位、数据包计数器中的一个或多个。

可选地，在本申请的一实施例中，所述主控模块还包括一第二处理模块，所述第二处理模块接收FPGA模块对多个数据采集模块采集的信号以用于查询以及调整多个所述数据采集模块的工作状态。

可选地，在本申请的一实施例中，所述主控模块还用于将所述FPGA模块对多个所述数据采集模块采集的信号处理后的结果发送给上位机，由所述上位机接收后进行处理以获得列车的载重信息。

可选地，在本申请的一实施例中，所述主控模块还包括一第二处理模块，所述主控模块还用于分成两路发送所述FPGA模块对多个所述数据采集模块采集的信号处理后的结果，其中一路是将所述处理结果发送给上位机进行处理以获得列车的载重信息，另一路是将所述处理结果发送给所述第二处理模块以查询以及调整多个所述数据采集模块的工作状态。

可选地，在本申请的一实施例中，所述数据采集模块、所述主控模块分别以插拔方式设置在所述本体上。

一种用于轨道衡的数据采集方法，包括：

设置在本体上的主控模块生成命令多个数据采集模块同时进行信号采集的指令；

设置在所述本体上的多个数据采集模块在所述指令的控制下同时采集传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号，多个所述数据采集模块相互之间隔离设置，一个所述数据采集模块连接一路传感器，一个所述数据采集模块采集与其连接的一路所述传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号；

设置在所述本体上的所述主控模块并发采集多路所述数据采集模块输出的数字信号并进行处理。

可选地，在本申请的一实施例中，所述主控模块包括FPGA模块，所述设置在本体上的主控模块生成命令多个数据采集模块同时进行信号采集的指令包括：

通过所述FPGA模块生成命令多个所述数据采集模块同时进行所述采集的指令。

可选地，在本申请的一实施例中，所述设置在所述本体上的所述主控模块并发采集多个所述数据采集模块输出的数字信号并对所述数字信号进行处理包括：

通过所述FPGA模块根据预设规则将多个所述数据采集模块输出的数字信号组建为数据帧；

通过所述FPGA模块将预设采样间隔内组建的多个所述数据帧进行缓存；

通过所述FPGA模块根据所述预设采样间隔发送缓存的多个所述数据帧。

可选地，在本申请的一实施例中，通过所述FPGA模块根据预设规则将多个所述数据采集模块输出的数字信号组建为数据帧包括：

通过所述FPGA模块获取多个所述数据采集模块在同一采样位置采集的多个数字信号；

通过所述FPGA模块将多个所述数字信号根据预设规则组建为一个数据帧；其中，所述预设规则包括为数据帧配置帧头、帧尾、数据区长度、数据状态位、数据校验位、数据包计数器中的一个或多个。

可选地，在本申请的一实施例中，所述主控模块还包括一第二处理模块，所述数据采集方法还包括：所述第二处理模块接收所述FPGA模块对多个数据采集模块采集的信号以用于查询以及调整多个所述数据采集模块的工作状态。

可选地，在本申请的一实施例中，所述数据采集方法还包括：所述主控模块还用于将所述FPGA模块对多个所述数据采集模块采集的信号处理后的结果发送给上位机，由所述上位机接收后进行处理以获得列车的载重信息。

可选地，在本申请的一实施例中，所述主控模块还包括一第二处理模块，所述数据采集方法还包括：所述主控模块分成两路发送所述FPGA模块对多个所述数据采集模块采集的信号处理后的结果，其中一路是将所述处理结果发送给上位机进行处理以获得列车的载重信息，另一路是将所述处理结果发送给所述第二处理模块以查询以及调整多个所述数据采集模块的工作状态。

一种轨道衡，其包括：

载重面，所述载重面设置在列车行驶的轨道下方；

传感器，设置在所述载重面下方；

以及本申请权利任一实施例所述数据采集装置。

本申请实施例中提供的技术方案可以达到如下技术效果：

(1)有效实现对多个所述数据采集模块输出的数字信号进行并发采集，即可实现真正物理意义上的并发采集，大幅减少了以往多路传感器采集数据时设置的轮询采样时间，从而可以确保在列车高速移动情况下多个所述数据采集模块对多路传感器生成的模拟信号的同步采样，可以确保对多路传感器检测到的数据在列车高速移动情况下采样位置的一致性，降低或者避免了因采样位置不一致导致轨道衡出现计量误差。

(2)通过设置相互独立的传感器以及相互独立的数据采集通道，有效避免了数据采集装置因某个传感器的故障而导致整个数据采集装置无法正常工作的情况，解决了因传感器故障导致的数据丢失、数据叠加、数据不准确等问题，保证了数据采集装置的正常工作，并为故障传感器的维修争取到时间。

(3)多个数据采集模块独立且并发采集传感器的检测信息并进行信号处理，杜绝了多个数据采集模块之间的信号串扰，保证每个数据采集模块完整、准确处理每路传感器采集的信号，提高了数据采集的稳定性、准确性与可靠性。

(4)FPGA模块采用现场可编程门阵列技术实现并发采集多个所述数据采集模块输出的数字信号，确保采集到多路传感器在同一采样位置的检测数据，尤其是保证了对多路传感器检测到的数据在列车高速移动情况下采样位置的一致性。另外，FPGA模块对并发采集的数字信号进行组帧、校验、缓存等处理，使得主控模块在进行并发采集时的采样间隔高度一致，并通过缓存一个采样间隔内的所有数据帧后再发送给数据接收端，不仅极大地降低了数据采集装置发送数据的次数，提高了单次发送的数据承载量，同时也降低了数据接收端的数据处理频次，使得数据接收端接收数据更为稳定，提高了数据交互的可靠性。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1A为本申请实施例的一种用于轨道衡的数据采集装置外在形态示意图；

图1B为本申请实施例的一种用于轨道衡的数据采集装置结构示意图；

图1C为本申请实施例一种数据采集装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中供电模块的结构示意图；

图3为本申请实施例中数据采集模块的结构示意图；

图4为本申请实施例中数据采集装置的结构示意图；

图5为本申请实施例的一种用于轨道衡的数据采集方法的流程示意；

图6为本申请实施例轨道衡的结构示意图；

具体实施方式

实施本申请实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。

下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。

图1A为本申请实施例的一种用于轨道衡的数据采集装置外在形态示意图；图1B为本申请实施例的一种用于轨道衡的数据采集装置结构示意图；如图1A所示，所述数据采集装置包括本体101以及设置在所述本体101上的主控模块102、数据采集模块103。如图1B所示，所述数据采集模块103的数量为多个，多个所述数据采集模块103相互之间隔离设置，一个所述数据采集模块103连接一路传感器，一个所述数据采集模块103采集与其连接的一路所述传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号；所述主控模块102用于生成命令多个所述数据采集模块103同时进行所述采集的指令以及并发采集多路所述数据采集模块103输出的数字信号并进行处理。

本实施例中，所述主体的结构和材质不做特别限定。

本实施例中，所述数据采集模块103、主控模块102在所述主体上的设置位置以及设置方式不做特别限定。比如，所述数据采集模块103、所述主控模块102分别以插拔方式设置在本体101上，从而便于对所述数据采集模块103、所述主控模块102进行维护。

本实施例中，所述主控模块102的结构不做特别限定，只要可以实现生成命令多个所述数据采集模块103同时进行所述采集的指令以及并发采集多路所述数据采集模块103输出的数字信号并进行处理即可。

进一步，在上述图1B所示实施例的基础上，图1C为本申请实施例一种数据采集装置的结构示意图；如图1C所示，在所述图1B的基础上，所述数据采集装置还可以包括供电模块104，所述供电模块104的数量为多个，多个所述供电模块104相互之间隔离设置，一个所述供电模块104为对应的一路所述传感器供电。一个数据采集模块103中设置一个供电模块104，供电模块104的数量与数据采集模块103的数量一一对应，一个供电模块104为对应的一个数据采集模块103供电。多个供电模块104的输入端并联到一个外部电源，多个供电模块104的输出端相互独立设置，每个供电模块104独立为对应的一路传感器、对应的一个所述数据采集模块供电，为此多路传感器的供电相互独立，多个所述数据采集模块的供电相互独立。

参见图1B所示，本实施例中，由于存在相互之间隔离设置的多个供电模块104，以及相互之间独立设置的多个传感器，一个供电模块104只为一路传感器101供电，当其中一路传感器出现故障，不影响其他传感器的正常工作，其他传感器可以正常检测列车的载重信息以生成对应所述载重信息的模拟信号。本实施例中，通过设置相互独立的传感器以及相互独立的数据采集通道，有效避免了数据采集装置因某个传感器的故障而导致整个数据采集装置无法正常工作的情况，解决了因传感器故障导致的数据丢失、数据叠加、数据不准确等问题，保证了数据采集装置的正常工作，并为故障传感器的维修争取到时间。

本实施例中，多个数据采集模块之间相互隔离，且每个所述数据采集模块由对应配置的一个所述供电模块供电，一个所述供电模块为对应的一个数据采集模块独立供电。一个所述数据采集模块用于采集并处理对应的一路所述传感器生成的所述载重信息的模拟信号并将其转换为数字信号。当某一个数据采集模块存在故障时，其他数据采集模块正常工作以生成所述载重信息的数字信号。而且，每个数据采集模块由独立的供电模块独立供电，多个数据采集模块独立且并发采集传感器的检测信息并进行信号处理，杜绝了多个数据采集模块之间的信号串扰，保证每个数据采集模块完整、准确处理每路传感器采集的信号，提高了数据采集的稳定性、准确性与可靠性。

本实施例中，供电模块104的输出端相互独立设置，若其中一个供电模块104发生故障，也不会影响对其他传感器的正常供电，其他传感器仍然可以正常工作检测列车的载重信息。

本实施例中，通过设置相互独立的多路传感器、多个供电模块、多个数据采集模块，实现了多个供电模块、多个数据采集模块与多个传感器形成的多个数据采集通道相互之间的完全独立，因此，多个供电模块的输出端既不共地也不共用电源，可以有效缩小故障面积，杜绝信号干扰，有效避免信号丢失、信号延迟、信号叠加等异常情况，提高了数据采集装置采集数据信息的可靠性与稳定性，为提高轨道衡的计量精度提供了保证。

本实施例中，所述供电模块104的结构不做特别限定，只要可以为所述传感器供电即可。

图2为本申请实施例中供电模块的结构示意图；如图2所示，每个所述供电模块包括：一个电源隔离模块114、电压基准模块124、比较器134以及扩流三级管144，电源隔离模块114与电压基准模块124电连接，电压基准模块124与所述比较器134电连接，所述比较器134与所述扩流三级管144电连接。

本实施例中，每个供电模块包括一个电源隔离模块114，电源隔离模块114与供电模块104的数量一一对应。在供电模块有多个时，电源隔离模块114的数量也为多个。每个所述电源隔离模块114输出一个独立电源，为对应的一路所述传感器供电，从而使得为多路传感器分别供电的多个供电模块在输出端相互之间独立，互不干扰。本实施例由独立电源为每个传感器提供工作用供桥电压，杜绝了多个传感器共用供桥电源可能存在的信号干扰，提高了传感器采集数据的准确性和完整性。

具体地，本实施例中，多个所述电源隔离模块114的输入端并联到同一个外部电源以使得多个所述供电模块的输入端并联到同一个外部电源，且多个所述电源隔离模块114的输出端相互之间独立设置以使得多个所述供电模块的输出端相互独立设置，并使得一个所述电源隔离模块的输出端输出一个所述独立电源，以为对应的一路所述传感器、对应的一个所述数据采集模块独立供电。换言之，由一个外部电源通过物理隔离的方式提供多个相互隔离的独立电源，该多个相互隔离的独立电源的输出端相互独立，互不干扰，每个独立电源为对应的一路传感器、对应的一个数据采集模块独立供电。

具体地，所述电源隔离模块114能够提供相互独立、互不干扰的多个独立电源，比如隔离变压器等，在此不做限制。

在应用传感器检测列车的载重信息时，为传感器供电的供桥电压的稳定性至关重要。供桥电压发生轻微的电压失准或波动，均会对检测结果产生严重影响，导致应用数据采集装置的轨道衡的计量精度下降。为此，参见图2所示，为获得更为稳定的供桥电压，在为多个传感器提供多个电源隔离模块的基础上，本实施例的供电模块还包括电压基准模块124，以及比较器134与扩流三极管，其中，电压基准模块124根据所述独立电源即电源隔离模块114的输出电源生成供桥参考电压，该供桥参考电压为绝对稳定电压。比较器134和扩流三极管根据电压基准模块124输出的供桥参考电压为传感器提供稳定的供桥电压。

本实施例中，由于电压基准模块124具有精准的初始精度、极低的噪声、并且在温度和时间变化时输出的供桥参考电压能够保持稳定不变，因此，通过电压基准模块124提供了一个绝对稳定电压，再通过比较器134比较绝对稳定电压与独立电源的输出电压，得到一个用于调节供桥电压的反馈信号，通过该反馈信号调节扩流三级管144的开关时间，最终得到了一个带载能力强，电压非常稳定的供桥电压，由此，保证了供桥电压不会发生电压失准或波动，避免了对传感器产生的严重影响，进而保证了应用该数据采集装置对列车载重进行计量称重的轨道衡正常工作，实现对列车的载重的有效计量。

本实施例中，所述电压基准模块124的结构不做特别限定，只要可以生成所述供电参考电压即可。

此处，需要说明的是，通过选用不同的电压基准模块124，以满足不同应用场景的需求。

此处，上述电压基准模块124、比较器134以及扩流三级管144可以组成反馈扩流模块，或者，比较器134以及扩流三级管144可以组成反馈扩流模块。

图3为本申请实施例中数据采集模块的结构示意图；如图3所示，每个所述数据采集模块103包括第一处理模块113和A/D转化模块123，所述第一处理模块113用于控制A/D转化模块123将采集到的所述模拟信号转化为所述数字信号。

本实施例中，所述A/D转化模块123具体可以由数据通讯线路与对应的一路传感器连接。

本实施例中，所述第一处理模块113比如为微处理器(MCU)。

本实施例中，多个所述数据采集模块的第一处理模块113可以将采集到的所述模拟信号同时转化为所述数字信号，从而实现并发转化，便于主控模块进一步实现并发采集以及处理。

图4为本申请实施例中数据采集装置的结构示意图；如图4所示，所述主控模块102包括FPGA模块112，所述FPGA模块112采用现场可编程门阵列技术。该FPGA模块112用于生成命令多个所述数据采集模块103同时采集多路传感器信息的指令，由于该FPGA模块112采用现场可编程门阵列技术，能够并发采集多个所述数据采集模块103输出的数字信号并对所述数字信号进行处理。所述“并发采集”，指主控模块102对多个数据采集模块103在同一采样位置的数据(即每个传感器生成的所述模拟信号)进行同步实时采集，确保多路传感器数据在列车高速移动下采集位置的一致性，此处的“一致性”包含实际采样位置与计算采样位置的完全一致，也包含计算采样位置与实际采样位置的最大采样偏差小于某个设定值，比如，该设定值可以设为不超过1.5cm，当然最大采样偏差越小说明数据采样精度和准确度越高。

本实施例中，通过FPGA模块112生成命令多个所述数据采集模块103同时采集多路传感器信息的指令，多个所述数据采集模块103在接到FPGA模块112发出的采集指令后，同时采集多路传感器的信息并将传感器输出的模拟信号转化为数字信号。该FPGA模块112基于可编程门阵列技术并发采集多个所述数据采集模块103输出的数字信号并对所述数字信号进行处理，可以有效实现对多个所述数据采集模块103输出的数字信号进行并发采集，即可实现真正物理意义上的并发采集，大幅减少了以往多路传感器采集数据时设置的轮询采样时间，从而可以确保在列车高速移动情况下多个所述数据采集模块103对多路传感器生成的模拟信号的同步采样，可以确保对多路传感器检测到的数据在列车高速移动情况下采样位置的一致性，降低或者避免了因采样位置不一致导致轨道衡出现计量误差。

可选地，在一实施例中，所述FPGA模块112并发采集多个所述数据采集模块103输出的数字信号并对所述数字信号进行处理时，具体包括：所述FPGA模块112根据预设规则将多个所述数据采集模块103输出的数字信号组建为一个数据帧；所述FPGA模块112将预设采样间隔内组建的多个所述数据帧进行缓存；所述FPGA模块112根据所述预设采样间隔发送缓存的多个所述数据帧。

本实施例中，所述FPGA模块112在进行并发采集时的采样间隔高度一致，可以实现缓存完一个采样间隔即一个时间段的所有数据帧后再由主控模块102发送给数据接收端，不仅极大地降低了数据采集装置发送数据的次数，提高了单次发送的数据承载量，同时也降低了数据接收端的数据处理频次，使得数据接收端接收数据更为稳定，提高了数据交互的可靠性。

可选地，在一实施例中，所述FPGA模块112根据预设规则将多个所述数据采集模块103输出的数字信号组建为一个数据帧包括：所述FPGA模块112获取多个所述数据采集模块103在同一采样位置采集的多个数字信号；所述FPGA模块112将多个所述数字信号根据预设规则组建为一个数据帧；其中，所述预设规则至少包括为数据帧配置帧头、帧尾、数据区长度、数据状态位、数据校验位、数据包计数器中的一个或多个。

本实施例中，所述FPGA模块112基于可编程门阵列技术并发采集多路传感器在同一采样位置检测的多路数据，该多路数据一一包含在多个数据采集模块103输出的多个数字信号中。

本实施例中，所述FPGA模块112在对同一采样位置的多路数据组建为一个数据帧时，为数据帧配置帧头、帧尾、数据区的长度，建立了长度标准统一的数据帧，便于数据接收端接收处理数据。另外，所述FPGA模块112还为数据帧配置数据状态位和校验位，数据接收端根据校验位和数据状态位校验出哪一个数据采集模块103的数据产生了错误，便于主控模块102及时识别该错误并进行针对性处理。再者，所述FPGA模块112还为数据帧配置数据包计数器，比如为循环计数器，数据接收端可根据数据包计数器确认接收的数据是否完整无误。为此，将数据采集装置应用到轨道衡计量时，可以及时发现波形丢失等情况，彻底杜绝杜绝数据处理时发生波形丢失、数据叠加等严重问题，避免计量结果出现严重错误。

可选地，在一实施例中，所述FPGA模块112将预设采样间隔内组建的多个所述数据帧进行缓存；所述FPGA模块112根据所述预设采样间隔发送缓存的多个所述数据帧。所述预设采样间隔为预先设定的一个采样时间段，将该采样时间段内并发采集的每一个采样位置的多个数据按照采样位置组建为每个采样位置的数据帧形成该采样时间段内多个采样位置的多个数据帧并进行保存，在预设采样间隔到达设定时间后向数据接收终端发送保存的多个数据帧。

本实施例中，通过将预设采样间隔组建的多个数据帧保存后一并发送，确保了数据采集装置的采样间隔高度一致，有效解决了现有技术中采样实时性差以及采样速率很难控制的问题。

上述实施例中，由于主控模块102可以并发采集多路传感器检测的数据信息，并且主控模块102对数据信息进行了有效处理，使得主控模块102可以以较高的采集频率采集多路传感器检测的数据信息。比如，采集频率达到800HZ以上，甚至可以高达2500HZ到3200HZ，传感器的数量可以达到8个以上，如8路传感器、12路传感器、16路传感器等更多路传感器，极大地提高了数据采集装置的采集多路传感器数据并进行处理的能力。

可选地，在一实施例中，所述主控模块102还包括一第二处理模块，第二处理模块可以接收FPGA模块112对多个数据采集模块103采集的信号，用来查询以及调整多个数据采集模块103的工作状态。

可选地，又一实施例中，主控模块102将所述FPGA模块112对多个数据采集模块103采集的信号信息处理后的结果发送给上位机，由上位机接收后处理数据。

可选地，再一实施例中，主控模块102分成两路发送所述FPGA模块112对多个数据采集模块103采集的信号信息处理后的结果，一路是将处理结果发送给上位机，由上位机处理获得列车的载重信息，另一路是将处理结果发送给主控模块102包含的第二处理模块以查询以及调整多个数据采集模块103的工作状态。

图5为本申请实施例的一种用于轨道衡的数据采集方法的流程示意；如图5所示，其包括如下步骤：

S501、设置在本体上的主控模块生成命令多个数据采集模块同时进行信号采集的指令；

S502、设置在所述本体上的多个数据采集模块在所述指令的控制下同时采集传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号，多个所述数据采集模块相互之间隔离设置，一个所述数据采集模块连接一路传感器，一个所述数据采集模块采集与其连接的一路所述传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号；

S503、设置在所述本体上的所述主控模块并发采集多路所述数据采集模块输出的数字信号并进行处理。

可选地，在一实施例中，所述主控模块包括FPGA模块，所述步骤S501中设置在本体上的主控模块生成命令多个数据采集模块同时进行信号采集的指令可以包括：通过所述FPGA模块生成命令多个所述数据采集模块同时进行所述采集的指令；

所述步骤S503中设置在所述本体上的所述主控模块并发采集多路所述数据采集模块输出的数字信号并进行处理包括：所述FPGA模块并发采集多个所述数据采集模块输出的数字信号并对所述数字信号进行处理。

本实施例中，通过FPGA模块生成命令多个所述数据采集模块同时采集多路传感器信息的指令，多个所述数据采集模块在接到FPGA模块发出的采集指令后，同时采集多路传感器的信息并将传感器输出的模拟信号转化为数字信号。该FPGA模块基于可编程门阵列技术并发采集多个所述数据采集模块输出的数字信号并对所述数字信号进行处理，可以有效实现对多个所述数据采集模块输出的数字信号进行并发采集，即可实现真正物理意义上的并发采集，大幅减少了以往多路传感器采集数据时设置的轮询采样时间，从而可以确保在列车高速移动情况下多个所述数据采集模块对多路传感器生成的模拟信号的同步采样，可以确保对多路传感器检测到的数据在列车高速移动情况下采样位置的一致性，降低或者避免了因采样位置不一致导致轨道衡出现计量误差。

可选地，在一实施例中，所述通过所述FPGA模块并发采集多个所述数据采集模块输出的数字信号并对所述数字信号进行处理包括：

通过所述FPGA模块根据预设规则将多个所述数据采集模块输出的数字信号组建为数据帧；

通过所述FPGA模块将预设采样间隔内组建的多个所述数据帧进行缓存；

通过所述FPGA模块根据所述预设采样间隔发送缓存的多个所述数据帧。

可选地，在一实施例中，通过所述FPGA模块根据预设规则将多个所述数据采集模块输出的数字信号组建为数据帧包括：

通过所述FPGA模块获取多个所述数据采集模块在同一采样位置采集的多个数字信号；

通过所述FPGA模块将多个所述数字信号根据预设规则组建为一个数据帧；其中，所述预设规则包括配置帧头、帧尾、数据区长度、数据状态位、数据校验位、数据包计数器中的一个或多个。

本实施例中，所述FPGA模块在进行并发采集时的采样间隔高度一致，可以实现缓存完一个采样间隔即一个时间段的所有数据帧后再由主控模块发送给数据接收端，不仅极大地降低了数据采集方法发送数据的次数，提高了单次发送的数据承载量，同时也降低了数据接收端的数据处理频次，使得数据接收端接收数据更为稳定，提高了数据交互的可靠性。

可选地，在一实施例中，所述FPGA模块根据预设规则将多个所述数据采集模块输出的数字信号组建为一个数据帧包括：所述FPGA模块获取多个所述数据采集模块在同一采样位置采集的多个数字信号；所述FPGA模块将多个所述数字信号根据预设规则组建为一个数据帧；其中，所述预设规则至少包括为数据帧配置帧头、帧尾、数据区长度、数据状态位、数据校验位、数据包计数器中的一个或多个。

本实施例中，所述FPGA模块基于可编程门阵列技术并发采集多路传感器在同一采样位置检测的多路数据，该多路数据一一包含在多个数据采集模块输出的多个数字信号中。

本实施例中，所述FPGA模块在对同一采样位置的多路数据组建为一个数据帧时，为数据帧配置帧头、帧尾、数据区的长度，建立了长度标准统一的数据帧，便于数据接收端接收处理数据。另外，所述FPGA模块还为数据帧配置数据状态位和校验位，数据接收端根据校验位和数据状态位校验出哪一个数据采集模块的数据产生了错误，便于主控模块及时识别该错误并进行针对性处理。再者，所述FPGA模块还为数据帧配置数据包计数器，比如为循环计数器，数据接收端可根据数据包计数器确认接收的数据是否完整无误。为此，将数据采集方法应用到轨道衡计量时，可以及时发现波形丢失等情况，彻底杜绝杜绝数据处理时发生波形丢失、数据叠加等严重问题，避免计量结果出现严重错误。

可选地，在一实施例中，所述FPGA模块将预设采样间隔内组建的多个所述数据帧进行缓存；所述FPGA模块根据所述预设采样间隔发送缓存的多个所述数据帧。所述预设采样间隔为预先设定的一个采样时间段，将该采样时间段内并发采集的每一个采样位置的多个数据按照采样位置组建为每个采样位置的数据帧形成该采样时间段内多个采样位置的多个数据帧并进行保存，在预设采样间隔到达设定时间后向数据接收终端发送保存的多个数据帧。

本实施例中，通过将预设采样间隔组建的多个数据帧保存后一并发送，确保了数据采集方法的采样间隔高度一致，有效解决了现有技术中采样实时性差以及采样速率很难控制的问题。

可选地，在一实施例中，所述主控模块还包括一第二处理模块，所述数据采集方法还包括：所述第二处理模块接收FPGA模块对多个数据采集模块采集的信号以用于查询以及调整多个所述数据采集模块的工作状态。

可选地，在一实施例中，所述数据采集方法还包括：所述主控模块还用于将所述FPGA模块对多个所述数据采集模块采集的信号处理后的结果发送给上位机，由所述上位机接收后进行处理以获得列车的载重信息。

可选地，在一实施例中，所述主控模块还包括一第二处理模块，所述数据采集方法还包括：所述主控模块分成两路发送所述FPGA模块对多个所述数据采集模块采集的信号处理后的结果，其中一路是将所述处理结果发送给上位机进行处理以获得列车的载重信息，另一路是将所述处理结果发送给所述第二处理模块以查询以及调整多个所述数据采集模块的工作状态。

图6为本申请实施例轨道衡的结构示意图；如图6所示，轨道衡可以包括：

载重面106，所述载重面设置在列车行驶的轨道105下方；

传感器107，设置在所述载重面106下方；

以及本申请任一实施例述数据采集装置.

本实施例中，该数据采集装置至少包括上述实施例中主控模块102以及数据处理模块103。除此之外，还可以包括上述示例中FPGA模块112，详细请参见上述实施例记载。

在各种实施例中，由参照附图的描述。然而，某些实施例可以在不使用一个或多个这些特定的细节，或结合其它已知的方法和结构。在以下描述中，阐述了很多具体的细节，例如具体的结构，尺寸和工艺等，以提供对本发明的全面理解本发明。在其它实例中，公知的半导体加工工艺和制造技术没有特别详细地描述，以避免模糊本发明中。遍及本说明书“一个实施例”是指特定特征，结构，配置中，或该实施例中所描述的特征被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，出现的短语“在一个实施方案中”在本说明书中不同地方本发明不一定指相同的实施例。此外，具体的特征，结构，配置，或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。

术语“生成”，“在”，“对”，“在”和“在”由于在用于本文时可以指相对于另一层层的相对位置。一个层“生成”，“在”，或“在”另一个层或者粘合“对”另一层可以直接接触的另一层上或可以有一个或多个插进层。一个层“在”层可以直接接触的层或可以有一个或多个插进层。

在进行以下具体实施方式之前，陈述在本专利文件全文中所使用的某些词语和短语的定义可能是有益的：用语“包括(include)”和“包括(comprise)”及其变型，意为包括而非限制；用语“或(or)”是包括性的，意为和/或；短语“与…关联(associated with)”和“与之相关(associated therewith)”及其变型可意为包括、被包括在内、“与…相互连接”、包含、被包含在内、“连接至…”或“与…连接”、“联接至…”或“与…联接”、“可与…通信”、“与…配合”、交错、并列、接近于、“被约束到…”或“用…约束”、具有、“具有…的性质”等；以及用语“控制器”意为控制至少一个操作的任何设备、系统或其部件，这种设备可实现在硬件、固件或软件中，或者实现在硬件、固件和软件中的至少两种中的一些组合中。应注意到，与任何特定控制器有关的功能可被局域地或远程地集中或分散。在本专利文件全文中提供对于某些词语和短语的定义，本领域技术人员应理解，在许多情况下(即使不是大多数情况)，这种定义适用于现有技术以及适用于如此限定的词语和短语的将来的使用。

在本公开中，表述“包括(include)”或“可包括(may include)”指代相应功能、操作或元件的存在，而不限制一个或多个附加功能、操作或元件。在本公开中，诸如“包括(include)”和/或“具有(have)”的用语可理解为表示某些特性、数字、步骤、操作、组成元件、元件或其组合，而不可理解为排除一个或多个其它特性、数字、步骤、操作、组成元件、元件或其组合的存在或附加的可能性。

在本公开中，表述“A或B”、“A或/和B中的至少一个”或者“A或/和B的一个或多个”可包括所列项目所有可能的组合。例如，表述“A或B”、“A和B中的至少一个”或者“A或B中的至少一个”可包括：(1)至少一个A，(2)至少一个B，或者(3)至少一个A和至少一个B。

在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅用于将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。

当一个元件(例如，第一元件)称为与另一元件(例如，第二元件)“(可操作地或可通信地)联接”或“(可操作地或可通信地)联接至”另一元件(例如，第二元件)或“连接至”另一元件(例如，第二元件)时，应理解为该一个元件直接连接至该另一元件或者该一个元件经由又一个元件(例如，第三元件)间接连接至该另一个元件。相反，可理解，当元件(例如，第一元件)称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件(第二元件)时，则没有元件(例如，第三元件)插入在这两者之间。

如本文中使用的表述“配置为”可与以下表述可替换地使用：“适合于”、“具有...的能力”、“设计为”、“适于”、“制造为”或“能够”。用语“配置为”可不必意为在硬件上“专门设计为”。可替代地，在一些情况下，表述“配置为…的设备”可意为该设备与其它设备或部件一起“能够…”。例如，短语“适于(或配置为)执行A、B和C的处理器”可意为仅用于执行相应操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)或可通过执行存储在存储设备中的一个或多个软件程序执行相应操作的通用处理器(例如，中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))。

在本公开中所使用的用语仅用于描述特定的实施方式而不旨在限制本公开。除非在上下文中明确另有所指，否则如在本文中所使用的单数形式也可包括复数形式。

除非另有限定，否则本文中使用的全部用语(包括技术用语和科学用语)具有与本公开所属领域的技术人员所通常理解的意思相同的意思。除非在本公开中明确限定，否则如在通常使用的词典中所限定的这种用语可被解释为具有与在相关技术领域的语境中的意思相同的意思，而不应被解释为具有理想化或过于形式的意思。在一些情况下，即使在本公开中限定的用语也不应被解释为排除本公开的实施方式。

本文中所使用的用语“模块”或“功能单元”例如可意为包括有硬件、软件和固件的单元或者包括有硬件、软件和固件中两种或更多种的组合的单元。应当注意，本文所说明和讨论的算法具有执行特定功能并彼此交互的各种模块。应当理解，为了描述，这些模块仅基于它们的功能被分离，并且表示计算机硬件和/或存储在计算机可读介质上的用于在适当的计算硬件上执行的可执行软件代码。不同模块和单元的各种功能可以组合或者分离为硬件和/或存储在如上的非暂时性计算机可读介质上的软件作为以任何方式的模块，并且可以单独使用或组合使用。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于轨道衡的数据采集装置，包括：

本体；

数据采集模块，设置在所述本体上，所述数据采集模块的数量为多个，多个所述数据采集模块相互之间隔离设置，一个所述数据采集模块连接一路传感器，一个所述数据采集模块采集与其连接的一路所述传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号；

主控模块，设置在所述本体上，所述主控模块用于生成命令多个所述数据采集模块同时进行所述采集的指令以及并发采集多路所述数据采集模块输出的数字信号并对采集到的所述数字信号进行处理。

2.根据权利要求1所述数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置还包括供电模块，所述供电模块的数量为多个，多个所述供电模块相互之间隔离设置，一个所述供电模块设置在一个所述数据采集模块中且为对应的一路所述传感器、对应的一个所述数据采集模块供电；其中，多个所述供电模块的输入端并联到同一个外部电源，且多个所述供电模块的输出端相互独立设置。

3.根据权利要求2所述数据采集装置，其特征在于，每个所述供电模块包括一个电源隔离模块，每个所述电源隔离模块输出一个独立电源，以为对应的一路所述传感器、对应的一个所述数据采集模块供电。

4.根据权利要求3所述数据采集装置，其特征在于，多个所述电源隔离模块的输入端并联到同一个外部电源以使得多个所述供电模块的输入端并联到同一个外部电源，且多个所述电源隔离模块的输出端相互之间独立设置以使得多个所述供电模块的输出端相互独立设置，并使得一个所述电源隔离模块的输出端输出一个所述独立电源，以为对应的一路所述传感器、对应的一个所述数据采集模块独立供电。

5.根据权利要求3所述数据采集装置，其特征在于，每个所述供电模块还包括：电压基准模块、比较器以及扩流三级管，所述电压基准模块用于根据所述独立电源生成供桥参考电压，所述比较器和所述扩流三极管用于根据电压基准模块输出的供桥参考电压为所述传感器提供供桥电压。

6.根据权利要求1所述数据采集装置，其特征在于，所述主控模块包括FPGA模块，所述FPGA模块，用于生成命令多个所述数据采集模块同时进行所述采集的指令；以及所述FPGA模块还用于并发采集多个所述数据采集模块输出的数字信号并对所述数字信号进行处理。

7.根据权利要求7所述数据采集装置，其特征在于，所述FPGA模块还用于并发采集多个所述数据采集模块输出的数字信号并对所述数字信号进行处理包括：

所述FPGA模块根据预设规则将多个所述数据采集模块输出的数字信号组建为数据帧；

所述FPGA模块将预设采样间隔内组建的多个所述数据帧进行缓存；

所述FPGA模块根据所述预设采样间隔发送缓存的多个所述数据帧。

8.根据权利要求8所述数据采集装置，其特征在于，所述FPGA模块根据预设规则将多个所述数据采集模块输出的数字信号组建为数据帧包括：

所述FPGA模块获取多个所述数据采集模块在同一采样位置采集的多个数字信号；

所述FPGA模块将多个所述数字信号根据预设规则组建为一个数据帧；其中，所述预设规则至少包括为数据帧配置帧头、帧尾、数据区长度、数据状态位、数据校验位、数据包计数器中的一个或多个。

9.一种用于轨道衡的数据采集方法，包括：

设置在本体上的主控模块生成命令多个数据采集模块同时进行信号采集的指令；

设置在所述本体上的多个数据采集模块在所述指令的控制下同时采集传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号，多个所述数据采集模块相互之间隔离设置，一个所述数据采集模块连接一路传感器，一个所述数据采集模块采集与其连接的一路所述传感器检测的列车载重信息的模拟信号并转化为数字信号；

设置在所述本体上的所述主控模块并发采集多路所述数据采集模块输出的数字信号并进行处理。

10.一种轨道衡，其特征在于，包括：

载重面，所述载重面设置在列车行驶的轨道下方；

传感器，设置在所述载重面下方；

以及本申请权利要求1-13任一项所述数据采集装置。

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