[发明专利]基于环形菊花链以太网拓扑的分布式数据采集传输系统

说明书

本发明公开了一种基于环形菊花链以太网拓扑的分布式数据采集传输系统，包括数据汇聚模块和多个采样节点，所述多个采样节点与数据汇聚模块之间通过双路以太网按照环形菊花链拓扑依次连接；所述采样节点受数据汇聚模块控制进行数据采集并上传至数据汇聚模块；所述数据汇聚模块通过以太网协议实现对多采样节点的采样时钟同步，控制多采样点数据采集，在接收上传的采集数据后，通过双路以太网与上位机实现数据的相互备份。该系统的灵活度高、抗干扰性强，且适用场景广泛，能够降低系统硬件开销和硬件维护成本。

技术领域

本发明涉及通信和分布式技术领域，具体涉及一种基于环形菊花链以太网拓扑的分布式数据采集传输系统。

背景技术

分布式采集系统应用场景十分广泛，多个采样节点对信号进行采集后将数据汇集到数据汇聚模块，由数据汇聚模块与上位机交互，适用于有长距离采集传输需求的场景。在实际使用过程中，由于传输链路较长且应用场景复杂多变，对传输链路的稳定性和链路的带宽都有较大的要求。传统的分布式采集系统，各个采样节点之间采用串行链路或者其他工业现场总线进行连接，带宽较小，且为保证各采样节点同时采样，系统需要维护一个同步时钟，一般采用专用的硬件线路进行维护，灵活性较低，对于采样节点较多的系统硬件开销较大。传统的分布式采集系统采用线性拓扑，一旦一处链路出现故障，系统将无法正常工作，抗干扰性较差。

专利文献CN111143268A公开了一种基于RS-485并行总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，分布式数据采集传输系统包括主端设备、与主端设备通过RS-485并行总线通信的多个数模转换装置。此分布式采集系统采用线性拓扑，一旦一处链路出现故障，系统将无法正常工作，抗干扰性较差。

专利文献CN111130972A公开了一种基于LVDS和RS-485接口的双环路分布式数据采集传输系统，包括汇聚桥接模块，其特征在于，还包括多个节点处理模块和多个数模转换模块；汇聚桥接模块通过扩展的两路LVDS接口与多个节点处理模块形成双环路；每个节点处理模块通过RS-485接口挂载多个并行模数转换模块。此分布式采集系统使用LVDS接口，灵活性低且带宽小，无法满足某些场景对于大带宽的需求。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种基于环形菊花链以太网拓扑的分布式数据采集传输系统，该系统的灵活度高、抗干扰性强，且适用场景广泛，能够降低系统硬件开销和硬件维护成本。

为实现上述发明目的，实施例提供了一种基于环形菊花链以太网拓扑的分布式数据采集传输系统，包括数据汇聚模块和多个采样节点，其特征在于，

所述多个采样节点与数据汇聚模块之间通过双路以太网按照环形菊花链拓扑依次连接；

所述采样节点受数据汇聚模块控制进行数据采集并上传至数据汇聚模块；

所述数据汇聚模块通过以太网协议实现对多采样节点的采样时钟同步，控制多采样节点的数据采集，在接收上传的采集数据后，通过双路以太网与上位机实现数据的相互备份。

在一个实施例中，所述数据汇聚模块外扩四路千兆以太网口，其中，两路网口连接采样节点，负责控制数据采集，并接收采集数据；两路网口连接上位机，负责相互备份地上传数据汇聚模块处理后的数据。

在一个实施例中，所述数据汇聚模块还外扩两路UART，一路用于系统调试，另一路用于连接节点电源以控制采样节点的上电。

在一个实施例中，在采集数据之前，所述数据汇聚模块通过双路以太网对采样节点的环形菊花链拓扑链路进行故障检测，在链路正常时，通过数据汇聚模块的同一路网口与每个采样节点进行交互，即发送包含采样时钟的采样命令和采集数据上传网口的配置命令，采样节点接收命令后进行数据采集并发送采集数据至配置的上传网口。