一种模拟信号采集装置及信号采集方法与流程

本申请属于水下采油树电控系统，具体涉及一种模拟信号采集装置及信号采集方法。

背景技术：

1、安全控制器是水下采油树的一项关键技术，能在生产装置启动、停止、出现工艺扰动等状况和正常维护操作期间对设备提供安全保护，一旦设备出现危险情况，安全控制器能够立即做出反应并输出正确信号，使得设备处于安全状态或停机，其在多种工业制造行业中广泛使用。在安全控制器中，需要根据水下传感器输入的流量信号、压力信号和浸水信号等模拟量信号控制开关或继电器的状态，但目前不存在对上述模拟量输入信号进行处理转换的装置，阻碍水下生产系统的发展。

技术实现思路

1、发明目的：本申请开发了一种模拟信号采集装置及信号采集方法，旨在解决现有技术中不存在对水下采油树的模拟量信号进行处理转换的装置的技术问题。

2、技术方案：第一方面，本申请的实施例提供一种模拟信号采集装置，包括：

3、采集模块，所述采集模块被配置为连接目标电路，以获取第一信号，所述第一信号被配置为表征所述目标电路的电流状态；

4、控制模块，所述控制模块与所述采集模块连接，所述控制模块被配置为接收所述第一信号，并输出第二信号，所述第二信号被配置为控制目标设备；

5、其中，所述采集模块包括采集单元，所述采集单元包括：

6、采样电阻，所述采样电阻被配置为串联在所述目标电路中；

7、隔离运放电路，所述隔离运放电路与所述采样电阻并联连接，所述隔离运放电路被配置为监测所述采样电阻两端的电压，以输出所述第一信号。

8、在一些实施例中，所述采集单元为多个，多个所述采集单元中的多个所述采样电阻串联连接；

9、所述控制模块还被配置为确定各个所述第一信号的可信度，并基于可信度在多个第一信号中确定第二信号。

10、在一些实施例中，所述采集单元还包括第一供电电路，所述第一供电电路与所述隔离运放电路连接，所述第一供电电路被配置为向所述隔离运放电路供电。

11、在一些实施例中，还包括通信模块，所述通信模块与所述控制模块连接，所述通信模块被配置为传输所述第二信号。

12、在一些实施例中，所述通信模块包括多路互为冗余设置的通信单元；所述通信单元包括：

13、端口组件，所述端口组件与所述控制模块连接；

14、第二供电电路，所述第二供电电路与所述端口组件连接，所述第二供电电路被配置为向所述端口组件供电。

15、在一些实施例中，所述端口组件包括：

16、隔离器件，所述隔离器件与所述控制模块连接，所述隔离器件被配置为提供隔离电压；

17、扩展端子，所述扩展端子串联连接在所述隔离器件与所述控制模块之间。

18、在一些实施例中，所述扩展端子包括控制器局域网灵活数据速率连接端子can-fd连接端子。

19、在一些实施例中，还包括：

20、电源；

21、供电管理模块，所述供电管理模块与所述电源、所述采集模块、所述控制模块和所述通信模块连接，所述供电管理模块被配置为调节所述电源的供电电压，并向所述采集模块、所述控制模块和所述通信模块进行分压供电。

22、在一些实施例中，所述供电管理模块包括：

23、第一供电单元，所述第一供电单元与所述电源连接，所述第一供电单元被配置为调节所述电源的供电电压，生成第一电流；

24、第二供电单元，所述第二供电单元与所述第一供电单元和所述第一供电电路连接，所述第二供电单元被配置为接收所述第一电流，并向所述第一供电电路提供第二电流供电；

25、第三供电单元，所述第三供电单元与所述第一供电单元和所述控制模块的处理器核心连接，所述第二供电单元被配置为接收所述第一电流，并向所述处理器核心提供第三电流供电；

26、第四供电单元，所述第四供电单元与所述第一供电单元和所述控制模块的输入/输出端子连接，所述第四供电单元被配置为接收所述第一电流，并向所述输入/输出端子提供第四电流供电；

27、第五供电单元，所述第五供电单元与所述第一供电单元和所述第二供电电路连接，所述第五供电单元被配置为接收所述第一电流，并向所述第二供电电路提供第五电流供电；

28、第六供电单元，所述第六供电单元与所述第一供电单元和输入/输出设备连接，所述第六供电单元被配置为接收所述第一电流，并向所述输入/输出设备提供第六电流供电。

29、在一些实施例中，还包括电压监测模块，所述电压监测模块串联连接在所述第三供电单元和所述处理器核心之间，所述电压监测模块串联连接在所述第四供电单元和所述输入/输出端子之间，所述电压监测模块被配置为监测所述第三电流的电压和所述第四电流的电压。

30、在一些实施例中，还包括温度监控模块，所述温度监控模块与所述控制模块连接，所述温度监控模块被配置为监测温度。

31、第二方面，本申请的实施例还提供一种基于第一方面中任一项所述的模拟信号采集装置的信号采集方法，包括：

32、通过所述采集模块中与所述采样电阻并联的隔离运放电路监测所述采样电阻两端的电压，以输出第一信号，所述第一信号被配置为表征所述目标电路的电流状态；

33、通过控制模块接收所述第一信号，并输出第二信号，所述第二信号被配置为控制目标设备。

34、在一些实施例中，确定所述第二信号的步骤包括：

35、在所述采集模块中配置多个所述采集单元，以获得多个所述第一信号；

36、通过所述控制模块确定各个所述第一信号的可信度；

37、基于可信度在多个所述第一信号中确定第二信号。

38、在一些实施例中，还包括：

39、确定所述模拟信号采集装置的标记信息；

40、基于所述标记信息和所述第二信号生成第三信号。

41、有益效果：与现有技术相比，本申请实施例提供的一种模拟信号采集装置，包括采集模块和控制模块，采集模块和控制模块连接，采集模块包括采集单元，采集单元用于与目标传感器电路连接，以监测目标传感器电路中的模拟电流，并输出用于表征电流状态的第一信号；控制模块用于接收第一信号，并基于第一信号确定第二信号，以通过第二信号控制开关或继电器工作，完成对传感器模拟信号的转换处理。

42、本申请的实施例还提供一种信号采集方法，通过采集模块中与采样电阻并联的隔离运放电路监测采样电阻两端的电压，获取用于表征目标电路电流的第一信号，并输入控制模块中；在控制模块中基于第一信号确定第二信号，以通过第二信号控制开关或继电器工作，完成对传感器模拟信号的转换处理。

技术特征：

1.一种模拟信号采集装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的模拟信号采集装置，其特征在于，所述采集单元(110)为多个，多个所述采集单元(110)中的多个所述采样电阻(111)串联连接；

3.根据权利要求1所述的模拟信号采集装置，其特征在于，所述采集单元(110)还包括第一供电电路(113)，所述第一供电电路(113)与所述隔离运放电路(112)连接，所述第一供电电路(113)被配置为向所述隔离运放电路(112)供电。

4.根据权利要求3所述的模拟信号采集装置，其特征在于，还包括通信模块(300)，所述通信模块(300)与所述控制模块(200)连接，所述通信模块(300)被配置为传输所述第二信号。

5.根据权利要求4所述的模拟信号采集装置，其特征在于，所述通信模块(300)包括多路互为冗余设置的通信单元(310)；所述通信单元(310)包括：

6.根据权利要求5所述的模拟信号采集装置，其特征在于，所述端口组件(320)包括：

7.根据权利要求6所述的模拟信号采集装置，其特征在于，所述扩展端子(322)包括控制器局域网灵活数据速率连接端子can-fd连接端子。

8.根据权利要求5所述的模拟信号采集装置，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的模拟信号采集装置，其特征在于，所述供电管理模块(500)包括：

10.根据权利要求9所述的模拟信号采集装置，其特征在于，还包括电压监测模块，所述电压监测模块(600)串联连接在所述第三供电单元(530)和所述处理器核心之间，所述电压监测模块(600)串联连接在所述第四供电单元(540)和所述输入/输出端子之间，所述电压监测模块(600)被配置为监测所述第三电流的电压和所述第四电流的电压。

11.根据权利要求1所述的模拟信号采集装置，其特征在于，还包括温度监控模块(700)，所述温度监控模块(700)与所述控制模块(200)连接，所述温度监控模块(700)被配置为监测温度。

12.一种基于权利要求1-11中任一项所述的模拟信号采集装置的信号采集方法，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的信号采集方法，其特征在于，确定所述第二信号的步骤包括：

14.根据权利要求12所述的信号采集方法，其特征在于，还包括：

技术总结本申请公开了一种模拟信号采集装置及信号采集方法，属于水下采油树电控系统技术领域，模拟信号采集装置包括采集模块和控制模块，采集模块和控制模块连接，采集模块包括多路采集单元，各个采集单元用于与目标传感器电路连接，监测目标传感器电路中的电流，以输出第一信号；控制模块基于多路第一信号确定第二信号，以通过第二信号控制开关或继电器工作。信号采集方法包括通过采集模块中的多个采集单元与目标电路连接，获取多个用于表征目标电路电流的第一信号，并输入控制模块中；在控制模块中分别确认各个第一信号的可信度，基于可信度在多个第一信号中确定第二信号，以通过第二信号控制开关或继电器工作，完成对传感器模拟信号的转换处理。技术研发人员：赵红恩,张呈龙,高丹,周航,马永锁,崔凌洁,王聪受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一一研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/12