专利名称：线缆气压采集器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种同时测量两个或更多个压力值的设备或仪表，且更具体地涉及一种线缆气压采集器。
背景技术：
通信电缆虽用塑料包裹于铜芯电缆的外面作为绝缘材料，但通信电缆长期放置在地下，浸泡在腐蚀性较强的脏水之中，因此一旦电缆的绝缘外皮受损伤、老化、或有裂洞时，水分潮气极易经外皮渗透进入电缆内，电缆铜芯被侵蚀，线路被短路，由于不易发现和发现后修复也不容易，往往造成长时间中断，严重影响通信。为此，传统的方法是在通信电缆中充入干燥空气和保持其一定的气压，并在电缆内部每隔300m放置一个压力变换器，所有的压力变换器通过信号线对并联起来，用于监测电缆内部气压的变化。而采集器负责将上位机输入的所有压力变换器的气压数据采集回来，根据PC机上位软件的命令将数据传回。
在现有技术中，当因市政建设需要把几条电缆合并为一条电缆，在进行电缆割接时，若原来不同的几条电缆上有地址号重复的压力变换器时，就要把这些压力变换器从地下取出，进行改号。随着城市建设步伐的加快，地址重复的现象可能是一连串产生的，甚至于出现两条电缆上的压力变换器地址全部重复的问题，这就增加了施工的难度，增大了工作量和扩大了维护的成本。同时，在长期使用后，由于器件原因可能引起压力变换器原先调整的零点发生变化，这时，也必须将其从地下取出，重新调零。另外，由于一个端口上所有的压力变换器都是并接的，器中只要有一个压力变换器发生故障，整个线路上的压力变换器都会受影响，从而使气压监测系统暂时失去气压监测功能。以上的手动改号和调零方式增加了电缆维护成本，降低了发现故障、排除故障的及时性，原有的压力变换器与采集器的连接方式也影响了气压监测系统的不稳定性，同时也给维护人员的工作带来极大不便。

发明内容
本实用新型的目的，是在于设计一种可对压力变换器进行远程在线改号、在线调零、核对压力变换器序号并具有自动隔断故障电缆的线缆分割功能的线缆气压采集器。
本实用新型是通过下述构思来加以实现的由包括线缆分割模块、接口电路模块、脉冲发送模块、气压信号输入模块、线路电流采集模块、单片机子系统、CPLD逻辑控制扩展模块、数据存储模块、通讯子模块和电源子模块等部分组成。在线的压力变换器则通过线对，并依次通过接口部分的接线端子和线缆分割模块，连到所述线缆气压采集器中与压力变换器连接的接口电路模块上。接口电路模块一方面发送对压力变换器操作的脉冲信号，另一方面将压力变换器的回送数据和线路上的电流信号传到气压信号输入模块和线路电流采集模块，气压信号输入模块在CPLD逻辑控制扩展模块的控制下将不同端口中代表气压信号的频率值传入单片机子系统，线路电流采集模块则在单片机的控制下采集各端口线路的电流，并根据采集到的电流大小判断线路上是否出现短路故障。单片机子系统负责完成与上位机通讯、发送对压力变换器的操作命令、接收代表气压值的频率信号并转换成气压信号、控制线缆分割模块等核心工作。数据存储模块用于存放所有压力变换器的参数、气压数据以及其他一些程序运行必不可少的参数和标志，数据存储模块中的数据在掉电后也不会丢失，增强了数据的可靠性，同时也可避免发生意外情况时线缆气压采集器掉电后，由于数据丢失而需要重新输入压力变换器的信息所带来的工作量。由于单片机的I/O口数量有限，而复杂可编程逻辑器件(CPLD)的技术目前已发展得十分成熟，它具有高度的灵活性和易用性，在此用CPLD构成逻辑控制扩展模块完成对所有必需的端口扩展。线缆分割模块分为4个端口，每个端口可以分别对20路线缆进行分割，单片机根据采集到的线路电流大小控制线缆分割模块的断合，这样可以排除因单个压力变换器出现故障时，避免造成对整个系统的影响；同时单片机可根据上位机软件的命令对指定的线缆进行断合操作。通讯子模块分两部分一部分为Modem，即线缆气压采集器可以通过Modem和上位机相连；另一部分为以太网接口模块，用此模块时，线缆气压采集器可以通过以太网与上位机相连。实践中，可以根据系统组网方案，任选用其中的一种连接方式。电源子模块负责为信号传送接口、主控模块和每个端口的压力变换器提供隔离的电源。
本实用新型的效果是很明显的，上述各个模块协同工作，每个端口最多可以对128个压力变换器进行管理，本实用新型的4个端口，可以同时实现对最多512个压力变换器进行气压数据采集，同时根据各个端口电流情况判断线路故障，并自动断开有故障的那一线对，从而保障整个系统仍能正常的运行。根据上位机的命令，线缆气压采集器可以远程对指定序号的压力变换器进行在线改号、在线调零。线缆气压采集器，作为线缆气压监测系统中连接压力变换器和上位机的关键部分，在加入了在线改号、在线调零和线缆分割功能后，增强了系统自动运行的程度，降低了现场施工的强度，是很具有实用价值的。
以下结合附图和实施例对本实用新型加以进一步描述，从而使本实用新型的结构细节、特点、目的和优点更加明确，但并不限制本实用新型的范围。


图1是本实用新型实施例的组成模块连接图。
图2是本实施例的主控模块组成连接图。
图3是本实施例的线缆分割模块逻辑示意图。
图4是应用Modem时的线缆气压监测系统连接图。
图5是应用以太网时的线缆气压监测系统连接图。
图中1—线对2—接线端子3—线缆分割模块4—接口电路模块5—气压信号输入模块6—线路电流采集模块7—单片机子系统8—CPLD逻辑控制扩展模块9—数据存储模块10—通讯子模块11—脉冲发送模块12—电源子模块13—X轴控制译码驱动器14—Y轴控制译码驱动器115—继电器阵列116—Y轴控制译码驱动器217—继电器阵列218—Y轴控制译码驱动器319—继电器阵列320—Y轴控制译码驱动器421—继电器阵列422—压力变换器23—线缆气压采集器24—公用电话网25—Modem26—PC机27—以太网。
具体实施方式
现结合附图来说明本实用新型实施例的构造如附图1所示，一种可对压力变换器22进行在线改号、在线调零并具有线缆分割功能的线缆气压采集器，由包括线缆分割模块3、信号传送接口、主控模块所组成。所述信号传送接口由包括接口电路模块4、气压信号输入模块5、线路电流采集模块6和脉冲发送模块11所组成，主控模块则由包括单片机子系统7、CPLD逻辑控制扩展模块8、数据存储模块9和通讯子模块10所组成。在每一对线对1上接有一个或多个压力变换器22，一对或多对，在本实施例中最多为80对线对1与接线端子2连接，并通过接线端子2通向线缆分割模块3。所述80对线对1被四个端口均布的分别并接起来，并接入至信号传送接口的接口电路模块4中，而接口电路模块4分别与气压信号输入模块5、线路电流采集模块6和脉冲发送模块11相连，并由此构成本实施例和压力变换器的信号传送接口。
如附图2所示，本实施例中的主控模块一部分由单片机子系统7、CPLD逻辑控制扩展模块8和数据存储模块9组成，其中单片机子系统7采用W77E58芯片构成，其P1.1、RD、WR端点与CPLD逻辑控制扩展模块8相接；CPLD逻辑控制扩展模块8采用Cypress公司的CY37128P100芯片构成，用它可以实现较多的I/O口扩展，并利用CPLD丰富的I/O口实现对采集器中各端口进行控制；数据存储模块9采用RAMTRON公司的FM1808芯片构成，用于存放各个压力变换器的数据以及程序运行中需要用到的各种参数和标志，它兼具E2PROM的数据掉电不丢失和RAM的读写快速、读写次数多的特点。它们之间主要通过高位地址总线A8～A15、地址/数据复用总线AD0～AD7和一些相应的控制信号相连，进行彼此间的数据传送，CPLD实现对数据存储模块的片选CS、读OE和写WE的控制。单片机子系统7的TX、RX端点与通讯子模块10相连，构成主控模块的另一部分，完成与上位机，即PC机26的通讯。
压力变换器22传回的代表气压的频率信号，通过气压信号输入模块5和CPLD逻辑控制扩展模块8，接到构成单片机子系统7芯片W77E58的P1.1脚，并利用W77E58的定时器捕捉功能实现对压力变换器22传回的频率信号进行计算，得到气压值。在收到上位机发出的在线改号、在线调零和核对序号等命令后，即通过脉冲发送模块11向中国专利申请号为03 2 32622.X，名称为可在线改号的压力变换器22发出相应指令，并等待接收压力变换器22发出的确认信号，压力变换器22的确认信号是一个固定频率的信号，它通过气压信号输入模块5后进入单片机子系统7，单片机子系统7在收到压力变换器22的确认信号后，再通知上位机命令操作成功，否则提示命令操作失败。
如附图3所示，本实施例的线缆分割模块3，由包括X轴控制译码驱动器13，以及1个或多个Y轴控制译码驱动器14、16、18、20和继电器阵列15、17、19、21组成，所述多个Y轴控制译码驱动器14、16、18、20和继电器阵列15、17、19、21，一一对应串接后并接于CPLD逻辑控制扩展模块8与X轴控制译码驱动器13之间，X轴控制译码驱动器13另与CPLD逻辑控制扩展模块8直接相接。所述组成中的译码驱动器都采用74LS145芯片构成，CPLD逻辑控制扩展模块8用来控制X轴和Y轴的译码器的译码结果，从而达到控制继电器阵列15、17、19、21的目的。
本实施例实现如下的线缆分割功能线路电流检测模块6通过模块中的一片串行、多通道、12Bit的A/D转换器，负责采集线路上的电流，单片机子系统7通过线路电流检测模块6监视各个端口线路上的电流变化。当线路电流值超过规定的阈值时，自动控制线缆分割模块中的继电器阵列15、17、19、21跳动，将造成线路电流过大的故障电缆断开。此时，由于连接线缆分割模块3的线缆在本实施例外是相互独立的，所以即使断开有故障的电缆，并不会影响其他线缆与本实施例的连接。因此，这时位于其他线缆上的压力变换器22仍能对本实施例的命令作出正确的响应，仅有位于故障线缆上的压力变换器22不能对本实施例的命令作出反应，从而大大降低了故障的影响范围。
为了可适应多种通讯联络方式，如附图1、2所示，所述通讯子模块10可以由Modem或以太网接口组成，图中A和B端为市话线接口插座，供如图4所示采用Modem 25方式通讯联络时用；C和D端则为以太网接口插座，供如图5所示采用以太网27方式通讯联络时用。如此，本实施例可以通过这两种不同的接口实现与PC机26的通讯联络。
为了向本实施例的各个模块和接于每个端口的压力变换器22提供隔离的电源起见，如附图1所示，所述电源子模块12分别与线缆分割模块、信号传送接口、主控模块相接。
本实施例在电缆气压监测系统中的应用实例，如附图4和5所示，最多512个压力变换器22并接于电缆信号线对1上，并依次通过线缆气压采集器23、公用电话网24、Modem25或以太网27与PC机26相接。PC机26可用来显示从数据采集器获取的数据，特别是当与具有在线改号功能的压力变换器22配合使用时，也可由PC机26发出实现在线改号和线缆测试分割的指令，就能实现对压力变换器22的远程在线改号、调零的效果，并可不必将压力变换器22从地下取出，从而降低了施工难度和系统维护费用；同时线缆分割功能也极大地缩小了故障电缆对整个气压监测系统的影响，提高了整个系统的稳定性和可靠性，具有极高的实用价值，也实现了本实用新型预期的目的。
权利要求1.一种线缆气压采集器，由包括线缆分割模块、信号传送接口、主控模块所组成，多个被测控的压力变换器由1对或多对线对与接线端子连接，并通过其通向线缆分割模块，其特征在于信号传送接口由包括接口电路模块、脉冲发送模块、气压信号输入模块和线路电流采集模块组成，至多80条线对均分由线缆分割模块的四个端口通向接口电路模块，所述接口电路模块则分别与脉冲发送模块、气压信号输入模块、线路电流采集模块相接；所述主控模块由包括单片机子系统、CPLD逻辑控制扩展模块、数据存储模块和通讯子模块组成，单片机子系统分别与CPLD逻辑控制扩展模块、数据存储模块、通讯子模块、线路电流采集模块相接，CPLD逻辑控制扩展模块则另与数据存储模块、脉冲发送模块、气压信号输入模块和线缆分割模块相接；通讯子模块与PC机相接。
2.按权利要求1所述的线缆气压采集器，其特征在于所述单片机子系统、CPLD逻辑控制扩展模块、数据存储模块间通过高位地址总线A8～A15、地址/数据复用总线AD0～AD7和一些相应的控制信号相连，同时单片机子系统的P1.1、RD、WR端点与CPLD逻辑控制扩展模块相接，TX、RX端点则与通讯子模块相连。
3.按权利要求2所述的线缆气压采集器，其特征在于所述线缆分割模块由包括X轴控制译码驱动器，以及1个或多个Y轴控制译码驱动器和继电器阵列组成，所述多个Y轴控制译码驱动器和继电器阵列一一对应串接后，并接于CPLD逻辑控制扩展模块与X轴控制译码驱动器之间，X轴控制译码驱动器另与CPLD逻辑控制扩展模块直接相接。
4.按权利要求1或2或3所述的线缆气压采集器，其特征在于通讯子模块可以由Modem或以太网组成。
5.按权利要求4所述的线缆气压采集器，其特征在于所述电源子模块分别与线缆分割模块、信号传送接口、主控模块相接。
专利摘要本实用新型涉及一种同时测量两个或更多个压力值的设备或仪表，且具体涉及一种线缆气压采集器。在线的压力变换器通过线对、接线端子和线缆分割模块，连到接口电路模块上。接口电路模块一方面发送对压力变换器操作的脉冲信号，另一方面将压力变换器的回送数据和线路上的电流信号传到气压信号输入模块和线路电流采集模块，前者将不同端口中代表气压信号的频率值传入单片机子系统，后者则在单片机的控制下采集各端口线路的电流，并根据该电流大小判断线路上是否出现短路故障。本实用新型可同时对512个压力变换器进行气压数据采集和判断线路故障，并自动断开有故障的那一线对，从而增强了系统自动运行的程度，降低了现场施工的强度。
文档编号G01L15/00GK2639867SQ0320990
公开日2004年9月8日 申请日期2003年8月20日 优先权日2003年8月20日
发明者陈伟钧, 葛斌, 严春华, 沈瑞强, 唐佳彬 申请人:上海理想信息产业有限责任公司