超大规模实时分布式应变测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超大规模实时分布式应变测量系统，包括应用服务器和与该应用服务器连接的至少一个CAN服务器，每个CAN服务器通过多路CAN总线连接多个现场采集单元阵列；CAN服务器能够在应用服务器的控制下通过多路CAN总线控制多个现场采集单元阵列同步采集应变信息，现场采集单元阵列将采集到的应变信息通过CAN总线传输到CAN服务器，CAN服务器将该应变信号传输到应用服务器。本发明专利技术采用三层架构的方式，实现多个现场采集单元阵列同步采集应变信息，解决分布式系统的前端采集、通讯和同步问题，使其具备分布式实时采集、监控和参数在线调整的功能，该测量系统可应用于1万点以上的大型测试应用和数据采集系统。

【技术实现步骤摘要】
超大规模实时分布式应变测量系统
本专利技术涉及一种超大规模实时分布式应变测量系统。
技术介绍
在飞机、船舶等大型系统的设计中，一般需要进行强度试验或强度检测，试验中需要对结构体进行大规模甚至超大规模的应力信号同步实时采集，以了解结构体各个位置上的应力分布，进而找到结构强度薄弱点进行加固，改进系统设计。在这类试验中，往往需要同时进行数千点甚至一万点以上的实时数据采集。由于采样点太多，造成信号标定、接线、处理、抗干扰等问题众多，不仅试验准备耗时时间长，而且测试精度也不易保证。另外，由于信号太多，实时处理困难，测量数据往往都是事后分析，因此这类试验多为破坏性的，试验代价高昂。此外，在一些应用系统中，如桥梁、矿道等，在使用中长期承受不间断的应力作用，也需要随时了解材料的应力变化，防止因材料疲劳引发灾难性事故。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于，提供一种超大规模实时分布式应变测量系统，实现多个现场采集单元阵列同步采集应变信号。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种超大规模实时分布式应变测量系统，包括应用服务器和与该应用服务器连接的至少一个CAN服务器，每个CAN服务器通过多路CAN总线连接多个现场采集单元阵列；CAN服务器能够在应用服务器的控制下通过多路CAN总线控制多个现场采集单元阵列同步采集应变信息，现场采集单元阵列将采集到的应变信息通过CAN总线传输到CAN服务器，CAN服务器将该应变信息通过以太网传输到应用服务器。可选地，所述现场采集单元阵列包括多个现场应变测量单元以及与该现场应变测量单元连接的多个应力传感器；应力传感器用于采集应变信号，并将应变信号传输到现场应变测量单元，现场应变测量单元将应变信号转换为应变信息。可选地，所述现场应变测量单元包括信号采集接口模块、控制模块、电源模块、多个信号接入模块和CAN总线接口模块，其中，信号采集接口模块连接多个信号接入模块，每个信号接入模块连接控制模块，控制模块通过CAN总线接口模块连接所述CAN总线；信号接入模块用于将应变信号或者自检信号转换为测量信息输入到控制模块中，控制模块将测量信息通过CAN总线接口模块输入到CAN服务器中。可选地，所述信号接入模块包括模拟开关模块、PICOSTRAIN测量模块和自检测试电路，其中，模拟开关模块的输入端连接信号采集接口模块，模拟开关模块的输出端连接PICOSTRAIN测量模块的输入端，PICOSTRAIN测量模块的输出端通过SPI总线连接所述控制模块的输入端，控制模块的输入端还连接模拟开关模块的输出端；自检测试电路连接模拟开关模块的输入端；自检测试电路用于输出自检信号，并将自检信号输入到模拟开关模块；模拟开关模块用于接收信号采集接口模块传送的应变信号或者自检测试电路输出的自检测试信号，并将该应变信号或者自检信号输入到PICOSTRAIN测量模块；PICOSTRAIN测量模块用于将测量信号转换为测量信息输入到控制模块中。可选地，CAN服务器内设置有多个CAN总线管理卡，且任意两个CAN总线管理卡均互连，该多个CAN总线管理卡用于实现多路CAN总线的同步。可选地，所述每个CAN总线管理卡包括CPCI接口模块、第一DPRAM双口存储器模块、第二DPRAM双口存储器模块、CLPD控制单元、第一ARM控制模块、第二ARM控制模块、第一CAN总线接口模块、第二CAN总线接口模块和同步信号输入输出模块，其中，CPCI接口模块的一端连接所述CAN服务器，CPCI接口模块的另一端连接第一DPRAM双口存储器模块的一端和第二DPRAM双口存储器模块的一端，第一DPRAM双口存储器模块的另一端连接第一ARM控制模块的一端和CLPD控制单元的一端，第二DPRAM双口存储器模块的另一端连接第二ARM控制模块的一端和CLPD控制单元的一端，CLPD控制单元的一端通过CPCI总线连接CPCI接口模块的另一端；第一ARM控制模块的一端连接CLPD控制单元的另一端，第二ARM控制模块的一端连接CLPD控制单元的另一端；第一ARM控制模块的另一端连接第一CAN总线接口模块和同步信号输入输出模块的一端，第二ARM控制模块的另一端连接第二CAN总线接口模块和同步信号输入输出模块的的一端，同步信号输入输出模块的的一端连接CLPD控制单元的另一端；同步信号输入输出模块的的另一端连接与该CAN总线管理卡相连接的CAN总线管理卡中的同步信号输入输出模块；其中，第一CAN总线接口模块用于将CAN总线传输的应变信息传送至第一ARM控制模块；第一ARM控制模块将接收到的应变信息传送到第一DPRAM双口存储器模块进行存储；第一DPRAM双口存储器模块通过CPCI接口模块将应变信息传送至CAN服务器；第二CAN总线接口模块用于将CAN总线传输的应变信息传送至第二ARM控制模块；第二ARM控制模块将接收到的应变信息传送到第二DPRAM双口存储器模块进行存储；第二DPRAM双口存储器模块通过CPCI接口模块将应变信息传送至CAN服务器；CPLD控制单元用于接收应用服务器发出的选择信息，并发出主控选择信号选择第一ARM控制模块或者第二ARM控制模块为主控单元，主控单元用于向CPLD控制单元发送同步控制命令，CPLD控制单元接收到该同步控制命令后，发送同步输出信号至同步信号输入输出接口模块，同步信号输入输出接口模块接收到该同步输出信号后，发送同步中断信号至在线连接的全部CAN总线管理卡以及主控单元所在的CAN总线管理卡中的同步信号输入输出接口模块，同步信号输入输出接口模块发送同步中断信号至在线连接的全部CAN总线管理卡中的第一ARM控制模块和第二ARM控制模块，以及主控单元所在的CAN总线管理卡中除主控单元外的ARM控制模块，同步中断信号触发第一ARM控制模块和第二ARM控制模块分别向各自管理的CAN总线发送同步信息帧，实现全部现场采集单元阵列的同步。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术采用三层架构的方式，包括现场采集单元阵列、CAN服务器和应用服务器，实现多个现场采集单元阵列同步采集应变信号，解决分布式系统的前端采集、通讯和同步问题，使其具备分布式实时采集、监控和参数在线调整的功能，该测量系统可应用于1万点以上的大型测试应用和数据采集系统。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的方案作进一步详细地解释和说明。附图说明图1是本专利技术的工作原理图；图2是现场应变测量单元的原理图；图3是CAN总线管理卡的原理图。具体实施方式本专利技术提供一种超大规模实时分布式应变测量系统，参见图1，包括应用服务器和与该应用服务器连接的至少一个CAN服务器，每个CAN服务器通过多路CAN总线连接多个现场采集单元阵列；CAN服务器能够在应用服务器的控制下通过多路CAN总线控制多个现场采集单元阵列同步采集应变信息，现场采集单元阵列将采集到的应变信息通过CAN总线传输到CAN服务器，CAN服务器将该应变信息通过以太网传输到应用服务器。通过上述技术方案，采用三层架构的方式，包括现场采集单元阵列、CAN服务器和应用服务器，实现多个现场采集单元阵列同步采集应变信号，解决分布式系统的前端采集、通讯和同步问题，使其具备分布式实时采集、监控和参数在线调整的功能，该测量系统可应用于1万点以上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超大规模实时分布式应变测量系统，其特征在于，包括应用服务器和与该应用服务器连接的至少一个CAN服务器，每个CAN服务器通过多路CAN总线连接多个现场采集单元阵列；CAN服务器能够在应用服务器的控制下通过多路CAN总线控制多个现场采集单元阵列同步采集应变信息，现场采集单元阵列将采集到的应变信息通过CAN总线传输到CAN服务器，CAN服务器将该应变信息通过以太网传输到应用服务器。

【技术特征摘要】
1.一种超大规模实时分布式应变测量系统，其特征在于，包括应用服务器和与该应用服务器连接的至少一个CAN服务器，每个CAN服务器通过多路CAN总线连接多个现场采集单元阵列；CAN服务器能够在应用服务器的控制下通过多路CAN总线控制多个现场采集单元阵列同步采集应变信息，现场采集单元阵列将采集到的应变信息通过CAN总线传输到CAN服务器，CAN服务器将该应变信息通过以太网传输到应用服务器。2.如权利要求1所述的超大规模实时分布式应变测量系统，其特征在于，所述现场采集单元阵列包括多个现场应变测量单元以及与该现场应变测量单元连接的多个应力传感器；应力传感器用于采集应变信号，并将应变信号传输到现场应变测量单元，现场应变测量单元将应变信号转换为应变信息。3.如权利要求2所述的超大规模实时分布式应变测量系统，其特征在于，所述现场应变测量单元包括信号采集接口模块、控制模块、电源模块、多个信号接入模块和CAN总线接口模块，其中，信号采集接口模块连接多个信号接入模块，每个信号接入模块连接控制模块，控制模块通过CAN总线接口模块连接所述CAN总线；信号接入模块用于将应变信号或者自检信号转换为测量信息输入到控制模块中，控制模块将测量信息通过CAN总线接口模块输入到CAN服务器中。4.如权利要求3所述的超大规模实时分布式应变测量系统，其特征在于，所述信号接入模块包括模拟开关模块、PICOSTRAIN测量模块和自检测试电路，其中，模拟开关模块的输入端连接信号采集接口模块，模拟开关模块的输出端连接PICOSTRAIN测量模块的输入端，PICOSTRAIN测量模块的输出端通过SPI总线连接所述控制模块的输入端，控制模块的输入端还连接模拟开关模块的输出端；自检测试电路连接模拟开关模块的输入端；自检测试电路用于输出自检信号，并将自检信号输入到模拟开关模块；模拟开关模块用于接收信号采集接口模块传送的应变信号或者自检测试电路输出的自检测试信号，并将该应变信号或者自检信号输入到PICOSTRAIN测量模块；PICOSTRAIN测量模块用于将测量信号转换为测量信息输入到控制模块中。5.如权利要求1所述的超大规模实时分布式应变测量系统，其特征在于，CAN服务器内设置有多个CAN总线管理卡，且任意两个CAN总线管理卡均互连，该多个CAN总线管理卡用于实现多路CAN总线的同步。6.如权利要求5所述的超大规模实时分布式应变测量系统，其特征在于，所述每个CAN总线管理卡包括CPCI接口模块、第一DPRAM双口存储器模块、第二DPRAM双口存储器模块、CLPD控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：康前望，李晓孺，张渝洲，康瑞明，刘浩浩，刘春妮，
申请(专利权)人：西安前观测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61