一种电能表多通道同步数据采集系统技术方案

一种电能表多通道同步数据采集系统，包括智能电能表、触发电路、多路选择开关、采样/保持器、缓冲器、A/D转换单元、I/O接口单元、工控机以及控制单元，其中所述多路选择开关分别与所述采样/保持器、触发电路和缓冲器连接，所述A/D转换单元分别与所述缓冲器和所述I/O接口单元连接，所述I/O接口单元与所述工控机连接，所述缓冲器和所述A/D转换单元以及所述I/O接口单元集成于所述控制单元，所述采样/保持器与所述智能电能表连接。本实用新型专利技术中多路选择开关处共用一个A/D转换器，每路信号通道各有一个采样/保持器，在同一采样指令控制下对各路信号同步进行信号采样，能能够实现电能表的并行数据采集，采集速度快，价格低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种电能表多通道同步数据采集系统
本技术涉及数据采集领域，且更具体地涉及一种电能表多通道同步数据采集系统。
技术介绍
近年来，随着社会经济的不断发展，社会用电的数量和质量都在大幅提升。供电企业需要实时了解自身的供电能力和用户的需求，用户用电的数量、质量和时间等日趋复杂化，还需要掌握其供电范围的用户的用电信息，以便及时做出调整，提高供电效率，提高企业效率。但是，一般供电企业的用户数量大、范围广，如果要获得用户的用电信息以及供电企业自身的供电能力信息，需要大量的人员去采集数据以及处理数据，采集数据的速度和处理数据的速度都很慢，需要花费大量的时间，不能及时反映用户的用电信息和自身的供电能力信息，造成供电企业的供电能力不能满足用户的需求，增加大量的人力进行数据采集，增加人力成本，造成企业效益下降。传统的电能表数据采集与分析是通过各种专业采集手抄表来实现，这种方式只能用于某种特定的测量分析项目，应用范围较窄，常规数据采集的方式是采集卡，采集卡的主要缺陷是安装麻烦，价格昂贵，并且受制于计算机插槽的数量、地址、中断资源等，可扩展性较差。在一些电磁干扰性强的测试现场，无法专门对其做电磁屏蔽，导致采集数据失真。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本技术提供了一种电能表多通道同步数据采集系统，该系统中多路模拟输入信号共用一个A/D转换器，但是每个通道各有一个采样/保持器，在同一采样指令控制下对各路信号同步进行信号采样，得到各路信号在同一时刻的瞬间值，模拟开关分时将各路采样/保持器切换到A/D转换器上进行模拟转换，这些同步数据可以描述各路信号的相位关系，该系统能够实现电能表的并行数据采集，采集速度快。本技术采用以下技术方案：一种电能表多通道同步数据采集系统，包括智能电能表、触发电路、多路选择开关、采样/保持器、缓冲器、A/D转换单元、I/O接口单元、工控机以及控制单元，其中所述多路选择开关分别与所述采样/保持器、触发电路和缓冲器连接，所述A/D转换单元分别与所述缓冲器和所述I/O接口单元连接，所述I/O接口单元与所述工控机连接，所述缓冲器和所述A/D转换单元以及所述I/O接口单元集成于所述控制单元，所述采样/保持器与所述智能电能表连接。优选地，所述触发电路包括触发开关和与所述触发开关连接的继电器。优选地，所述采样/保持器为基于LF198芯片电路。优选地，所述控制单元为微处理器，所述微处理器为STC15系列单片机。优选地，所述A/D转换单元为8通道10位高速A/D单元。优选地，多路选择开关采用8选1多路选择开关CC4051B。优选地，所述采样/保持器为至少两个采样/保持器。优选地，所述缓冲器为输入缓存器。积极有益效果：本技术中多路选择开关处共用一个A/D转换器，每路信号通道各有一个采样/保持器，在同一采样指令控制下对各路信号同步进行信号采样，得到各路信号在同一时刻的瞬间值，模拟开关分时将各路采样/保持器切换到A/D转换单元上进行模拟转换，这些同步数据可以描述各路信号的相位关系，该系统能够实现电能表的并行数据采集，采集速度快。附图说明图1为本技术的结构的示意图；图2为本技术中采样/保持器的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，一种电能表多通道同步数据采集系统，包括智能电能表、触发电路、多路选择开关、采样/保持器、缓冲器、A/D转换单元、I/O接口单元、工控机以及控制单元，其中所述多路选择开关分别与所述采样/保持器、触发电路和缓冲器连接，所述A/D转换单元分别与所述缓冲器和所述I/O接口单元连接，所述I/O接口单元与所述工控机连接，所述缓冲器和所述A/D转换单元以及所述I/O接口单元集成于所述控制单元，所述采样/保持器与所述智能电能表连接。在本技术中，所述触发电路包括触发开关和与所述触发开关连接的继电器。在本技术中，所述采样/保持器为基于LF198芯片电路。在本技术中，所述控制单元为微处理器，所述微处理器为STC15系列单片机。在本技术中，所述A/D转换单元为8通道10位高速A/D单元。在本技术中，多路选择开关采用8选1多路选择开关CC4051B。在本技术中，所述采样/保持器为至少两个采样/保持器。在本技术中，所述缓冲器为输入缓存器。如图2所示，采样保持电路由模拟开关、存储元件和缓冲放大器A组成。在采样时刻，加到模拟开关上的数字信号为低电平，此时模拟开关被接通，使存储元件（通常是电容器）两端的电压UB随被采样信号UA变化。当采样间隔终止时，D变为高电平,模拟开关断开,UB则保持在断开瞬间的值不变。缓冲放大器的作用是放大采样信号，它在电路中的连接方式有两种基本类型：一种是将信号先放大再存储，另一是先存储再放大。对理想的采样保持电路，要求开关没有偏移并能随控制信号快速动作，断开的阻抗要无限大，同时还要求存储元件的电压能无延迟地跟踪模拟信号的电压，并可在任意长的时间内保持数值不变。在本技术中，所述采样/保持器为基于LF198芯片电路的述采样/保持器，该电路由输入放大器、输出放大器和模拟开关逻辑等部件组成，电路采用双极型和场效应管相结合的半导体集成电路工艺技术，直流精度高，采集速度高，输入阻抗高且保持性能较好，在具体实施例中，所述采样/保持器的输入阻抗高达1010Ω，输出阻抗最低为0.5Ω，增益误差为0.002%，流入保持电容的漏电流为30Pa,信号采集时间小于10µs,在外界保持电容大于1µF的情况下，电压下降率为5mV/min,由于输入放大器采用双极型工艺并增加了反馈环节，使器件具有低漂移、宽频带等优良性能，可以在1MHZ的速率下稳定地工作。在本技术中，所述控制单元为微处理器，所述微处理器为STC15系列单片机。在具体实施例中，可以选用STC15F2K60S2单片机，选用该系列的单片机在于，STC15本身集成有8路12位A/D转换单元，所以可以不外接A/D转换芯或者外接A/D转换单元，这就大大降低了成本。其I/O接口最多有42个。在本技术中，显示器选用19英寸LCD液晶显示屏以显示电能表的采集数据信息情况，供用户使用。在具体实施例中，用户需要根据采集的电能表数据对电能表质量进行分析和评价，采样/保持器能够并行同步工作，在本实施例中，可具体为第一采样/保持器、第二采样/保持器以及第N采样/保持器，这种方式可以使各路采集信号互不影响，互不干扰，触发电路触发多路选择开关控制采样/保持器，通常输入缓冲器的作用是将外设送来的数据暂时存放，以便后续数据的处理，就可以使高速工作的控制单元与慢速工作的外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。多路选择开关处共用一个A/D转换器，每路信号通道各有一个采样/保持器，在同一采样指令控制下对各路信号同步进行信号采样，得到各路信号在同一时刻的瞬间值，模拟开关分时将各路采样/保持器切换到A/D转换单元上进行模拟转换，转换后的电能采集数据通过I/O接口单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能表多通道同步数据采集系统，其特征在于，包括智能电能表、触发电路、多路选择开关、采样/保持器、缓冲器、A/D转换单元、I/O接口单元、工控机以及控制单元，其中所述多路选择开关分别与所述采样/保持器、触发电路和缓冲器连接，所述A/D转换单元分别与所述缓冲器和所述I/O接口单元连接，所述I/O接口单元与所述工控机连接，所述缓冲器和所述A/D转换单元以及所述I/O接口单元集成于所述控制单元，所述采样/保持器与所述智能电能表连接。

【技术特征摘要】
1.一种电能表多通道同步数据采集系统，其特征在于，包括智能电能表、触发电路、多路选择开关、采样/保持器、缓冲器、A/D转换单元、I/O接口单元、工控机以及控制单元，其中所述多路选择开关分别与所述采样/保持器、触发电路和缓冲器连接，所述A/D转换单元分别与所述缓冲器和所述I/O接口单元连接，所述I/O接口单元与所述工控机连接，所述缓冲器和所述A/D转换单元以及所述I/O接口单元集成于所述控制单元，所述采样/保持器与所述智能电能表连接。2.根据权利要求1所述的一种电能表多通道同步数据采集系统，其特征在于，所述触发电路包括触发开关和与所述触发开关连接的继电器。3.根据权利要求1所述的一种电能表多通道同步数据采集系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽博，陈捡，易金玲，潘娜，饶晓慧，王琼，安元元，
申请(专利权)人：河南机电职业学院，
类型：新型
国别省市：河南,41