專利名稱：具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)是一種以半導(dǎo)體激光器作為光源的先進的光電檢測系統(tǒng)。由于其具有測量精度、準確度高及響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，該類分析系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)、科研、環(huán)保等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。該類分析系統(tǒng)主要由測量探頭和中央分析單元兩部分組成，其工作原理是從測量探頭的光發(fā)射裝置的光源發(fā)射一束單色激光光束到被測過程環(huán)境或采樣獲得的過程介質(zhì)樣品中，與之相對應(yīng)的測量探頭的光接收裝置對上述光束的透射光、散射光或反射光進行收集和接收，所獲得的測量信號則通過電纜或光纜被傳送到中央分析單元，中央分析單元對測量信號進行分析處理來獲得所需要測量的過程參數(shù)如工業(yè)過程氣體的濃度、溫度、流速等，測量結(jié)果可由信號線纜從中央分析單元傳送到用戶的過程監(jiān)控系統(tǒng)，如分布式控制系統(tǒng)(DCS)，被用于進行過程控制、工藝過程優(yōu)化以及安全保障等。
系統(tǒng)的測量探頭通常采用法蘭式、活扣式、絲扣式、或鎖箍式等方式通過機械連接結(jié)構(gòu)安裝在被測過程環(huán)境或過程介質(zhì)采樣樣品的腔室或管道(如各種煙氣管道)上，中央分析單元則一般被放置在測量探頭安裝現(xiàn)場附近一定距離處的環(huán)境較適宜的儀器控制室或?qū)ｉT搭建的儀表小屋中。中央分析單元與測量探頭之間用于提供電源和傳輸各種系統(tǒng)控制、測量等信號的纜線則按工程施工規(guī)范敷設(shè)在測量探頭安裝現(xiàn)場與儀器控制室或儀表小屋之間搭設(shè)的支架結(jié)構(gòu)如橋架、槽盒中。測量探頭安裝現(xiàn)場與儀器控制室或儀表小屋之間的距離通常有幾米至幾十米不等，對于測量探頭安裝現(xiàn)場區(qū)域由于有易燃、易爆物質(zhì)存在而有防爆要求的場合，中央分析單元由于內(nèi)含各種可能產(chǎn)生火花的電子元器件和電路模塊，一般需要放置在遠離測量探頭安裝現(xiàn)場的安全區(qū)域，兩者之間的距離一般會更長一些，有時會達到幾百米甚至上千米。
中央分析單元為系統(tǒng)的大腦，用于進行信號處理、輸入/輸出和系統(tǒng)操作管理等。現(xiàn)有系統(tǒng)的終端一般是中央分析單元上的輸入/輸出裝置如液晶顯示屏和鍵盤或者是與中央分析單元的外部數(shù)據(jù)通訊接口相連接的終端設(shè)備如電腦，系統(tǒng)的終端由于連接線纜的束縛及體積較大、較重等因素通常是不能或不便被移動的。
由于系統(tǒng)的測量探頭與中央分析單元安裝在不同地點，且其終端不具備便攜特性，系統(tǒng)在操作方面一直存在著很多的不便，尤其是對于系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和維護。系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和維護等操作在很多時候需要在測量探頭安裝現(xiàn)場對系統(tǒng)測量探頭及其安裝機械連接結(jié)構(gòu)進行裝拆和調(diào)試，而作為測量數(shù)據(jù)輸出顯示的終端卻位于遠離現(xiàn)場的地方，因此現(xiàn)場操作人員不能即時地看到其操作所引起的變化，嚴重地降低了作業(yè)效率。舉例來說1.光路的調(diào)節(jié)和優(yōu)化半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)工作的前提是光發(fā)射裝置中的光源射出的光束在穿過被測過程環(huán)境或過程介質(zhì)采樣樣品后其透射光、散射光或反射光能夠順利地被光接收裝置接收到。這除了要依賴于光發(fā)射裝置和光接收裝置本身良好的機械共軸特性以外，還必須靠設(shè)置在測量探頭安裝機械連接結(jié)構(gòu)上的光路調(diào)節(jié)機構(gòu)，如彈性橡膠O形圈和緊固螺栓的組合，作細致的光路調(diào)節(jié)和優(yōu)化。對于現(xiàn)有的終端不能或不便移動的分析系統(tǒng)來說，其調(diào)節(jié)過程一般需要兩名安裝調(diào)試人員配合，一個人專職進行光路調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)操作，另一個人則負責(zé)觀察系統(tǒng)特征測量參數(shù)的輸出，如光接收裝置所接收到的光信號的強弱，這可以是在儀器控制室或儀表小屋里直接觀察中央分析單元的顯示屏幕上的輸出顯示，也可以是使用便攜式儀表，如萬用表，監(jiān)測系統(tǒng)中相關(guān)點電信號輸出的變化(這時往往需要打開光接收裝置的箱體，容易損壞儀器，而且在有防爆要求的場合，還非常不安全)。兩人之間則靠通話來進行溝通和協(xié)調(diào)。這種通訊方式總是伴隨著時間上的滯后，效率很低，而且，工程施工現(xiàn)場常常會有各種噪音和電磁的干擾，導(dǎo)致雙方的交流不清晰甚至失真且容易被打斷，嚴重影響光路的調(diào)節(jié)過程。
2.調(diào)零和標定對于半導(dǎo)體激光氣體分析系統(tǒng)、半導(dǎo)體激光粉塵分析系統(tǒng)等高精度光電分析系統(tǒng)，需要定期進行維護以保證測量的精度及測量結(jié)果的準確性，例行維護主要是對系統(tǒng)進行調(diào)零和標定，現(xiàn)有的操作方式是在現(xiàn)場卸下系統(tǒng)的測量探頭，把光發(fā)射裝置和光接收裝置安裝在一標準配置的調(diào)零和標定裝置上，把己知特性的標準氣體或粉塵樣品注入到調(diào)零和標定裝置的腔室或管道內(nèi)，然后通過操作中央分析單元上的鍵盤或與中央分析單元相連接的電腦終端運行系統(tǒng)軟件進行調(diào)零和標定操作。由于測量探頭與中央分析單元之間距離較遠，操作人員需要兩邊來回操作，費時且不方便。
另外，現(xiàn)有半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的中央分析單元里的微處理器出于可靠性、經(jīng)濟實用性等考慮一般僅配置有限的存儲空間和數(shù)據(jù)處理能力，僅夠存儲和執(zhí)行系統(tǒng)必須的一些數(shù)據(jù)和軟件程序如系統(tǒng)管理、信號處理、輸入/輸出控制等軟件功能模塊，系統(tǒng)的功能設(shè)置往往是以簡單、夠用為原則。不能存儲很多有價值的、但占用存儲空間較大的數(shù)據(jù)如歷史測量數(shù)據(jù)和運行功能較強大但復(fù)雜一些的數(shù)據(jù)分析、通訊管理等軟件。隨著現(xiàn)代工業(yè)、科研、環(huán)保等領(lǐng)域的不斷進步，對檢測儀器儀表在功能方面提出了越來越高的要求，要求它們逐步向多功能化、集成化、智能化演變?，F(xiàn)有的解決方案主要還停留在在與系統(tǒng)中央分析單元相連接的電腦(臺式機或筆記本電腦)上開發(fā)應(yīng)用軟件用于存儲分析測量數(shù)據(jù)、監(jiān)控儀器運行狀態(tài)等層面上。其缺點是，源于所述電腦終端的不便攜性，現(xiàn)場操作人員不能方便地、有效地利用這些功能。
還有，對于半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)這類尖端光電測試系統(tǒng)，其安裝、調(diào)試和維護等操作，尤其是對系統(tǒng)故障的診斷和排除，需要操作者具有很強的專業(yè)知識背景和操作技能，現(xiàn)場操作人員常常無法獨自解決所遇到的問題，而需要專業(yè)技術(shù)人員的支持。目前，當(dāng)系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維護等操作過程中出現(xiàn)棘手問題時，用戶往往聯(lián)系系統(tǒng)供應(yīng)廠商，由系統(tǒng)供應(yīng)廠商派出專業(yè)技術(shù)支持工程師攜帶專用設(shè)備趕赴現(xiàn)場診斷和處理，浪費大量的人力和物力，而且時間上的延誤常常致使分析系統(tǒng)的利用率降低。

發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)中測量探頭與中央分析單元安裝在不同地點所造成的系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維護等操作過程不方便的不足；為已有技術(shù)提供更多的計算和存儲資源用于開發(fā)現(xiàn)場操作人員能夠方便使用的新功能，本發(fā)明提供一種在系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維護等操作過程中方便的、功能強大的、使用方便的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，包括中央分析單元，所述的中央分析單元包括控制單元、輸入/輸出裝置和電源；用于發(fā)射激光光束的光發(fā)射裝置；用于接收來自光發(fā)射裝置的光束的光接收裝置，光接收裝置將采集到的光束信息傳送給中央分析單元；其特征在于還包括帶外部數(shù)據(jù)通訊接口的便攜式終端，所述的便攜式終端包括控制單元、輸入/輸出裝置和電源，所述的中央分析單元配置有外部數(shù)據(jù)通訊接口，所述便攜式終端的外部數(shù)據(jù)通訊接口與所述的中央分析單元的外部數(shù)據(jù)通訊接口連接。
所述的便攜式終端的外部數(shù)據(jù)通訊接口與所述的中央分析單元的外部數(shù)據(jù)通訊接口不匹配時，如一個是RS485有線串口接口，另一個是藍牙無線接口，所述的便攜式終端的外部數(shù)據(jù)通訊接口與所述的中央分析單元的外部數(shù)據(jù)通訊接口之間設(shè)置有一通信接口轉(zhuǎn)接器。所述轉(zhuǎn)接器包括一數(shù)字信號轉(zhuǎn)接模塊和至少兩個通訊接口，一個與所述的中央分析單元外部數(shù)據(jù)通訊接口相連接，另一個與所述便攜式終端的外部數(shù)據(jù)通訊接口相連接，其主要作用是建立起所述的便攜式終端與所述的中央分析單元之間的通訊聯(lián)系，把所述的中央分析單元的輸出數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成所述的便攜式終端的外部數(shù)據(jù)通訊接口可以接收和識別的格式，把所述的便攜式終端的輸出數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成所述的中央分析單元的外部數(shù)據(jù)通訊接口可以接收和識別的格式。
所述的便攜式終端與所述的通信接口轉(zhuǎn)接器之間以及所述的通信接口轉(zhuǎn)接器與所述的中央分析單元之間可以是通過有線通信協(xié)議如RS232或RS485或USB等或無線通信協(xié)議如GPRS或紅外線(IrDA)或藍牙等連接。
所述通信接口轉(zhuǎn)接器或便攜式終端還可以具有通過無線網(wǎng)絡(luò)如GPRS網(wǎng)和英特網(wǎng)(Internet)與遠程服務(wù)器，如位于系統(tǒng)生產(chǎn)廠家實驗室的電腦實現(xiàn)通訊的通訊接口，使得分析系統(tǒng)操作者可通過便攜式終端從遠程服務(wù)器上下載系統(tǒng)更廣泛的技術(shù)信息，如組件信息、參數(shù)設(shè)置等以指導(dǎo)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護等操作；系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的專職技術(shù)支持工程師也可以在遠程服務(wù)器上實時監(jiān)控分析系統(tǒng)的測量結(jié)果和運行狀態(tài)、實施遠程故障診斷和排除及遠程系統(tǒng)軟件升級等操作，方便、及時、安全可靠，從而較大地提高客戶滿意度。
作為優(yōu)選，所述的便攜式終端為個人數(shù)字助理(PDA)。
本發(fā)明所述的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的有益效果主要表現(xiàn)在1、系統(tǒng)具有了一便攜式終端，位于現(xiàn)場的操作人員，即便是在條件較惡劣的野外工程現(xiàn)場，能夠隨身攜帶，方便、即時、準確地獲得系統(tǒng)的測量、運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護等操作，不必在現(xiàn)場和儀器控制室或儀表小屋之間兩邊來回操作；2、通過把便攜式終端如PDA與系統(tǒng)中央分析單元有機結(jié)合在一起，建立起兩者之間的數(shù)據(jù)通訊，利用便攜式終端如PDA的計算和存儲資源，系統(tǒng)能夠接納、分析中央分析單元本身存儲量無法容納的技術(shù)資料，系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，甚至用戶自己，可以在便攜式終端如PDA上開發(fā)和運行新的軟件功能模塊以方便現(xiàn)場操作人員對系統(tǒng)的操作和維護，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲量、數(shù)據(jù)分析功能及通訊功能得到了顯著的增大和增強；3.通過便攜式終端如PDA或通信接口轉(zhuǎn)接器可以與系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的遠程服務(wù)器建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，現(xiàn)場操作人員能夠方便地從遠程服務(wù)器調(diào)用該分析系統(tǒng)的更廣泛的技術(shù)資料，如組件信息、各種參數(shù)設(shè)置等，獲得強大的信息支持；系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的專職技術(shù)支持工程師可以實時監(jiān)控分析系統(tǒng)的測量結(jié)果和運行狀態(tài)、在需要的時候?qū)Ψ治鱿到y(tǒng)作遠程故障診斷和排除以及進行遠程系統(tǒng)軟件升級等操作。


圖1是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的第一個具體實施方式
的原理圖。
圖2是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的第二個具體實施方式
的原理圖。
圖3是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的第三個具體實施方式
的原理圖。
圖4A是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的第四個具體實施方式
的原理圖。
圖4B是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的第五個具體實施方式
的原理圖。
圖5是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。
圖6是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)接模塊的一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。
圖7是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的便攜式終端與系統(tǒng)中央分析單元建立通訊的流程圖。
圖8是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的系統(tǒng)標定原理圖。
圖9是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的系統(tǒng)標定操作畫面示意圖。
圖10是本發(fā)明具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)的歷史查詢操作畫面示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
實施例一參照附圖1、5、6、7、8、9、10本發(fā)明的系統(tǒng)包括帶外部數(shù)據(jù)通訊接口513的中央分析單元1、光發(fā)射裝置2、光接收裝置3、帶外部數(shù)據(jù)通訊接口506的個人數(shù)字助理(PDA)7和用于配接中央分析單元1的外部數(shù)據(jù)通訊接口513與PDA7的外部數(shù)據(jù)通訊接口506的通信接口轉(zhuǎn)接器6。通信接口轉(zhuǎn)接器6被安裝在測量探頭(光發(fā)射裝置2和光接收裝置3)附近。
光發(fā)射裝置2、光接收裝置3通過機械連接結(jié)構(gòu)安裝固定在被測環(huán)境的腔室或管道(如各種煙氣管道)的兩側(cè)，機械連接結(jié)構(gòu)可采用法蘭盤結(jié)構(gòu)，法蘭盤連接處設(shè)置有彈性橡膠O形圈，通過擰連接處的緊固螺栓擠壓O形圈實現(xiàn)光發(fā)射裝置2和光接收裝置3之間的光路調(diào)節(jié)使得光發(fā)射裝置2發(fā)射出的光束穿過被測環(huán)境后其透射光或散射光能被光接收裝置3順利接收到。
中央分析單元1放置在離被測環(huán)境點一定距離處的儀器控制室中，光發(fā)射裝置2通過纜線5與中央分析單元1連接，光接收裝置3通過纜線4在光發(fā)射裝置2處轉(zhuǎn)接，然后通過纜線5與中央分析單元1實現(xiàn)連接用以傳輸電源及各種系統(tǒng)控制、光源和測量等信號。纜線5可以包含用于傳輸電信號的銅導(dǎo)線和用以傳輸光信號的光纖。光接收裝置3也可以通過另外一條纜線與中央分析單元1直接連接。光發(fā)射裝置2也可以通過纜線在光接收裝置3處轉(zhuǎn)接，然后與中央分析單元1相連接。系統(tǒng)的光源為半導(dǎo)體激光器，激光器可位于中央分析單元1內(nèi)，其輸出的光束由光束傳輸媒體如光纖5輸運到光發(fā)射裝置2，然后由光發(fā)射裝置2射出；激光器也可位于光發(fā)射裝置2內(nèi)，其電源、調(diào)制和控制等信號則由中央分析單元1生成，然后通過纜線5傳送到光發(fā)射裝置2使激光器發(fā)光射出。中央分析單元1配置有RS485串口外部數(shù)據(jù)通訊接口513，PDA 7配置有藍牙外部數(shù)據(jù)通訊接口506。通信接口轉(zhuǎn)接器6安裝于光發(fā)射裝置2或光接收裝置3里或者測量探頭安裝現(xiàn)場附近一獨立箱體中，具有RS485-藍牙轉(zhuǎn)接功能，通信接口轉(zhuǎn)接器6一端的通訊接口512通過RS485線纜9與中央分析單元1的外部數(shù)據(jù)通訊接口513連接，另一端為無線發(fā)射接收端口510，其發(fā)射接收頻率與PDA 7的藍牙通訊接口506的發(fā)射接收頻率位于同一波段上，通過PDA 7與轉(zhuǎn)接器6之間的自由空間8實現(xiàn)無線通訊。
PDA 7內(nèi)包含有用于進行數(shù)據(jù)處理、PDA操作管理和控制等功能的中央微處理器MCU 504、用于存儲數(shù)據(jù)和PDA系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的FlashROM 509和RAM 508、輸入/輸出裝置(液晶顯示屏LCD 501、觸摸屏502、和按鍵503)、外部數(shù)據(jù)通訊裝置(通訊模塊507、通訊接口506)和電池電源505。
中央分析單元1包含有用于進行測量信號分析、系統(tǒng)操作管理和控制的中央微處理器MCU 522及其內(nèi)存存儲模塊516、用于控制輸入/輸出裝置(液晶顯示屏和按鍵)的人機界面顯示模塊517、用于給半導(dǎo)體激光器光源提供調(diào)制電流信號的光源信號調(diào)制模塊518、用于對來自光接收裝置的測量信號做初步放大、濾波等處理的傳感器信號處理模塊519、用于和光發(fā)射/接收裝置之間傳輸電源、光源、測量及各種控制信號的信號傳輸接口520、把MCU 522的分析結(jié)果整理輸出的數(shù)字信號處理模塊515、用于實現(xiàn)電氣隔離等功能的接口電路514、外部數(shù)據(jù)通訊接口513和為中央分析單元1、光發(fā)射裝置2、及光接收裝置3提供電源的電源521。
光發(fā)射裝置2內(nèi)包含有和中央分析單元1之間傳輸電源、光源及系統(tǒng)控制等信號的信號傳輸接口523。
光接收裝置3內(nèi)包含有和中央分析單元1之間傳輸電源、測量及系統(tǒng)控制信號的信號傳輸接口524。
通信接口轉(zhuǎn)接器6內(nèi)包含有與中央分析單元1的通訊接口513相匹配的通訊接口512、與PDA 7的通訊接口506相匹配的通訊接口510和用來把中央分析單元1的輸出數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成PDA 7的外部數(shù)據(jù)通訊接口506可以識別接收的格式，把PDA 7的輸出數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成中央分析單元1的外部數(shù)據(jù)通訊接口513可以識別接收的格式的數(shù)字信號轉(zhuǎn)接模塊511。
數(shù)字信號轉(zhuǎn)接模塊511內(nèi)包含有用于顯示轉(zhuǎn)接模塊工作狀態(tài)的LED顯示模塊601，用于導(dǎo)引和控制信號轉(zhuǎn)接的中央微處理器MCU 606及其內(nèi)存存儲模塊605，用來把來自通訊接口512的數(shù)字信號格式轉(zhuǎn)化成MCU 606的輸入可以識別接收的格式，把MCU 606的輸出數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成通訊接口512可以識別發(fā)送的格式的通訊接口電路602和用來把來自通訊接口510的數(shù)字信號格式轉(zhuǎn)化成MCU 606的輸入可以識別接收的格式，把MCU 606的輸出數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成通訊接口510可以識別發(fā)送的格式的通訊接口電路604。
利用PDA 7強大的計算和存儲資源，系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，甚至用戶自己可在PDA上可開發(fā)各種有用的軟件功能模塊用以方便現(xiàn)場操作人員的操作和增強系統(tǒng)的功能。下面描述的是PDA 7與系統(tǒng)中央分析單元1建立通訊的流程和兩個典型的現(xiàn)場操作。
建立通訊流程先通過通信接口轉(zhuǎn)接器6連接PDA 7的外部數(shù)據(jù)通訊接口506和中央分析單元1的外部數(shù)據(jù)通訊接口513。給系統(tǒng)通電并等候足夠長時間直至中央分析單元1系統(tǒng)自檢完畢、正常運轉(zhuǎn)；啟動PDA等候足夠長時間直至PDA完成自檢、正常運轉(zhuǎn)；運行PDA上的通訊建立程序，該程序向目標中央分析單元1的地址發(fā)送通訊請求指令并等候目標中央分析單元1的回應(yīng)；如果有回應(yīng)，中央分析單元1與PDA 7的通訊聯(lián)系建立，通訊建立程序結(jié)束，可開始運行PDA上的其它應(yīng)用軟件如系統(tǒng)標定程序；如果無回應(yīng)，且原因是目標中央分析單元1沒有準備好或所發(fā)地址錯誤等，重新發(fā)送通訊請求指令；如果在設(shè)定的時間范圍內(nèi)系統(tǒng)無回應(yīng)，給出超時信息，通訊建立失敗，檢查系統(tǒng)連接查找錯誤。
現(xiàn)場標定流程系統(tǒng)正常運作時，光發(fā)射裝置2及光接收裝置3安裝在被測環(huán)境的兩側(cè)，需要做系統(tǒng)標定時，斷開系統(tǒng)的電源，把光發(fā)射裝置2及光接收裝置3拆下，安裝到一標準配置的標定裝置801兩端，在標定裝置801中注入已知特性的樣品如已知濃度的氣體或粉塵樣品；按上述建立通訊流程建立起中央分析單元1與PDA 7之間的通訊聯(lián)系，然后運行系統(tǒng)操作應(yīng)用程序，在PDA上通過如下操作就可完成系統(tǒng)的一次標定1)顯示系統(tǒng)操作應(yīng)用程序的主界面后，用PDA的觸控筆選擇儀器操作進入儀器操作應(yīng)用程序。
2)在儀器操作應(yīng)用程序畫面上用觸控筆選擇標定儀器進入標定儀器應(yīng)用程序。
3)在標定儀器畫面上用觸控筆選擇標定系數(shù)進入標定系數(shù)應(yīng)用程序。
4)在標定系數(shù)畫面用PDA鍵盤或觸控筆輸入標定光程等參數(shù)，用PDA的觸控筆選擇預(yù)標定進入預(yù)標定應(yīng)用程序。
5)在預(yù)標定畫面用PDA鍵盤或觸控筆輸入氣體濃度等參數(shù)，用PDA的觸控筆選擇確認開始系統(tǒng)標定。
6)進入標定進度畫面顯示系統(tǒng)標定的進展。
7)標定成功完成后，用PDA的觸控筆選擇主界面可返回系統(tǒng)操作主界面選擇其它系統(tǒng)操作，或者選擇再標定返回到標定系數(shù)畫面開始新一輪的系統(tǒng)標定。
獲得過程氣體濃度歷史曲線流程在PDA上進行如下操作1)顯示系統(tǒng)操作應(yīng)用程序的主界面后，用PDA的觸控筆選擇儀器操作進入儀器操作應(yīng)用程序。
2)在儀器操作應(yīng)用程序畫面上用PDA的觸控筆選擇歷史查詢進入歷史查詢應(yīng)用程序。
3)在歷史查詢畫面上用PDA的觸控筆選擇濃度查詢進入濃度查詢應(yīng)用程序。
4)在濃度查詢畫面用PDA鍵盤或觸控筆輸入所需查詢的時間段的起始年、月、日、時、分和秒，和終止年、月、日、時、分和秒并觸碰查詢按鈕開始查詢。
5)查詢結(jié)果輸出畫面顯示步驟(4)所設(shè)定的時間段的濃度歷史曲線。用PDA的觸控筆選擇返回回到濃度查詢畫面做新的選擇。
系統(tǒng)所測量的過程參數(shù)的動態(tài)變化對于分析工業(yè)、科學(xué)實驗等過程的運行狀況有著非常重大的指導(dǎo)意義，現(xiàn)有分析系統(tǒng)由于其中央微處理器數(shù)據(jù)存儲容量及計算能力的局限，只能保存有限次數(shù)的測量結(jié)果和做粗淺的數(shù)據(jù)分析給出當(dāng)前次測量參數(shù)的測量值。本發(fā)明的系統(tǒng)利用PDA的存儲和計算資源，可以在PDA的存儲器內(nèi)保存幾天甚至幾周的測量結(jié)果，可在PDA上開發(fā)更為復(fù)雜、功能強大的數(shù)據(jù)分析軟件來更好地分析所存儲的數(shù)據(jù)如繪制參數(shù)動態(tài)變化曲線、統(tǒng)計直方圖等。
本實施例通過有線(RS485)通訊方式建立起中央分析單元1和通信接口轉(zhuǎn)接器6之間的通訊，通過無線(藍牙)通訊方式建立起PDA 7與通信接口轉(zhuǎn)接器6之間的通訊。對于中央分析單元1和測量探頭(光發(fā)射裝置2和光接收裝置3)之間距離較遠(如幾百米)時，這是一種較好的通訊實現(xiàn)方式。因為，藍牙的通訊距離一般只有幾十米(在一些有障礙物或干擾較大的場合，距離更短)，當(dāng)操作者攜帶PDA 7在測量探頭附近進行標定維護等操作時，無法只通過藍牙建立起中央分析單元1和PDA 7之間的通訊。一種方法是采用通訊距離更遠的無線通訊方式(一般需要外擴，且功耗較大)，顯然，本實施例的有線與藍牙(通常是PDA的標配無線通訊方式之一)的組合是更經(jīng)濟適用的通訊方式。
實施例二參照附圖2、5、6、7、8、9、10中央分析單元1配置有RS232串口外部數(shù)據(jù)通訊接口513，PDA 7配置有藍牙外部數(shù)據(jù)通訊接口506。通信接口轉(zhuǎn)接器6設(shè)置于中央分析單元1內(nèi)或附近，具有RS232-藍牙轉(zhuǎn)接功能，其一端的通訊接口512通過RS232纜線9與中央分析單元1外部數(shù)據(jù)通訊接口513的相連接，另一端為無線發(fā)射接收端口510，其發(fā)射接收頻率與PDA 7的藍牙通訊接口506的發(fā)射接收頻率位于同一波段上，通過PDA 7與轉(zhuǎn)接器6之間的自由空間8實現(xiàn)無線通訊。
本實施例其余的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式與實施例一相同。本實施例可應(yīng)用于中央分析單元1和測量探頭之間距離較近的應(yīng)用場合。
實施例三參照附圖3、5、6、7、8、9、10中央分析單元I與中央分析單元II均配置有RS485串口外部數(shù)據(jù)通訊接口513，PDA 7配置有藍牙外部數(shù)據(jù)通訊接口506。通信接口轉(zhuǎn)接器6可位于任何一個中央分析單元里或者是一獨立的裝置，具有RS485-藍牙轉(zhuǎn)接功能，其一端的通訊接口512與中央分析單元I和中央分析單元II通過RS485纜線9組成通訊網(wǎng)絡(luò)。另一端為無線發(fā)射接收端口510，其發(fā)射接收頻率與PDA 7的藍牙通訊接口506的發(fā)射接收頻率位于同一波段上，通過PDA7與轉(zhuǎn)接器6之間的自由空間8實現(xiàn)無線通訊。可以有更多臺中央分析單元參與組網(wǎng)，本實施例示意了兩個中央分析單元與通信接口轉(zhuǎn)接器6和PDA 7組成網(wǎng)絡(luò)的情形。
PDA 7、通信接口轉(zhuǎn)接器6和每個中央分析單元在網(wǎng)絡(luò)中均被賦予了一個唯一的通訊地址。PDA 7與參與組網(wǎng)的中央分析單元之間利用通訊地址進行選擇性的數(shù)據(jù)通訊。
當(dāng)PDA 7要向某一中央分析單元發(fā)送數(shù)據(jù)時，PDA 7向通信接口轉(zhuǎn)接器6的通訊接口510發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)幀包含目標中央分析單元地址、源地址(PDA本身的地址)及數(shù)據(jù)等，經(jīng)通信接口轉(zhuǎn)接器6的數(shù)字信號轉(zhuǎn)接模塊511轉(zhuǎn)接，由通信接口轉(zhuǎn)接器6的通訊接口512發(fā)送到RS485網(wǎng)絡(luò)纜線9上，所有的參與組網(wǎng)的中央分析單元的通訊接口513都會收到該數(shù)據(jù)幀，經(jīng)過解析，當(dāng)中央分析單元1的MCU 522判定所述的目標中央分析單元地址與自身的通訊地址吻合并且校驗獲得通過時，則接受該數(shù)據(jù)幀，反之則忽略之。
對安裝在臨近區(qū)域，如煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣回收線上不同點的多套半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)進行組網(wǎng)易于對多點檢測系統(tǒng)進行系統(tǒng)管理和維護。同時，本實施例的組網(wǎng)方案可以減少通信接口轉(zhuǎn)接器6的數(shù)量。對于采用現(xiàn)場總線(如MODBUS)信號作為分析系統(tǒng)測量信號輸出方式的場合，可將通信接口轉(zhuǎn)接器6的通訊接口512與該現(xiàn)場總線相連。
本實施例其余的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式與實施例一相同。
實施例四參照附圖4A、5、6、7、8、9、10通信接口轉(zhuǎn)接器6具有一個遠程通訊模塊603，通過通信接口轉(zhuǎn)接器6上的選擇增設(shè)的第三個通訊接口525如GPRS接口用于通過通訊通道10如無線電波與GPRS網(wǎng)和英特網(wǎng)連接，與同樣連接在英特網(wǎng)上的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的遠程服務(wù)器11實現(xiàn)無線遠程通訊。遠程通訊模塊603在網(wǎng)絡(luò)中也被賦予了一個唯一的通訊地址。通信接口轉(zhuǎn)接器6通過MCU 606中的軟件控制模塊實現(xiàn)通道切換和網(wǎng)絡(luò)信息管理等功能。MCU 606的主要作用是對來自通訊接口512、通訊接口510和通訊接口525的數(shù)據(jù)幀進行甄別，決定對該數(shù)據(jù)幀的處理方式和它下一站的流向。
例如，當(dāng)PDA要向遠端企業(yè)服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)時，PDA先向通信接口轉(zhuǎn)接器6的通訊接口510發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)幀中包含有通信接口轉(zhuǎn)接器6的地址、遠程通訊模塊603的地址、源地址(PDA本身的地址)及數(shù)據(jù)等，通信接口轉(zhuǎn)接器6收到數(shù)據(jù)后，MCU 606中的軟件控制模塊解析所述的地址信息，判定該數(shù)據(jù)幀是需要發(fā)送給遠程通訊模塊603的，通信接口轉(zhuǎn)接器6把該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到遠程通訊模塊603上，然后通過通訊接口525及天線發(fā)到GPRS網(wǎng)絡(luò)上通過英特網(wǎng)(Internet)發(fā)送給遠程服務(wù)器11。遠程服務(wù)器11收到后，進行相應(yīng)的處理。
本實施例其余的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式與實施例三相同。在組網(wǎng)情況下各中央分析單元可以合用一個遠程通訊模塊603與遠程服務(wù)器11進行通訊，從而減少遠程通訊模塊的數(shù)量，降低硬件成本和通訊費用。
各中央分析單元可以通過通信接口轉(zhuǎn)接器6把測量數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)傳回到遠程服務(wù)器11進行存儲分析，遠程服務(wù)器11有著更大的存儲空間，可存儲幾個月甚至幾年的測量數(shù)據(jù)；PDA 7可以通過通信接口轉(zhuǎn)接器6與遠端服務(wù)器11之間的遠程通訊來下載歷史測量數(shù)據(jù)及支持該分析系統(tǒng)的更廣泛的、隨時更新的技術(shù)資料，如組件信息、各種參數(shù)設(shè)置等，獲得強大的信息支持。
同時，利用遠程服務(wù)器11與各系統(tǒng)中央分析單元通過通信接口轉(zhuǎn)接器6的遠程通訊，系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的專職技術(shù)支持工程師可以實時監(jiān)控各分析系統(tǒng)的測量結(jié)果及運行狀態(tài)、進行遠程系統(tǒng)軟件升級，還可以往現(xiàn)場操作人員手中的PDA 7上發(fā)送安裝、調(diào)試及維護指南，發(fā)送信息幫助操作人員完成難度較大的操作和故障排除、實現(xiàn)遠程故障診斷及排除等操作。遠程服務(wù)器11既可以直接對中央分析單元進行遠程系統(tǒng)軟件升級，也可以先把升級軟件上載到PDA 7上，然后再由PDA 7對中央分析單元進行軟件升級操作。采用前種方式時，在遠程系統(tǒng)軟件升級過程中可能出現(xiàn)遠程通訊的故障(這在通訊信號不佳的地方可能經(jīng)常出現(xiàn))。采用后種方式時，可以在完整地把升級軟件上載到PDA7上后再對中央分析單元進行程序升級，從而使升級工作具有較大的安全可靠性。
實施例五參照附圖4B、5、6、7、8、9、10各中央分析單元和PDA 7通過PDA 7擴展區(qū)域528里選擇增設(shè)的遠程通訊模塊526(一些PDA自帶GPRS/CDMA等遠程通訊模塊)和通訊接口527與GPRS/CDMA網(wǎng)和英特網(wǎng)連接，與同樣連接在英特網(wǎng)上的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的遠程服務(wù)器11實現(xiàn)無線遠程通訊。采用該種實施方式時，遠程服務(wù)器11與各中央分析單元之間的通訊均要通過PDA7中繼。因為PDA7是該通訊鏈路的必要組成部分，本實施例適用于不需要長時間建立各中央分析單元和遠程服務(wù)器11之間通訊的應(yīng)用場合，否則需要把PDA 7一直留在該測量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中。
本實施例其余的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式與實施例四相同。
權(quán)利要求
1.一種具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，包括中央分析單元(1)，所述的中央分析單元包括控制單元(522)、輸入/輸出裝置(517)和電源(521)；用于發(fā)射激光光束的光發(fā)射裝置(2)；用于接收來自光發(fā)射裝置的光束的光接收裝置(3)，所述的光接收裝置將采集到的光束信息傳送給中央分析單元(1)；其特征在于還包括帶外部數(shù)據(jù)通訊接口(506)的便攜式終端(7)，所述的便攜式終端包括控制單元(504)、輸入/輸出裝置(501，502，503)和電源(505)。所述的中央分析單元(1)配置有外部數(shù)據(jù)通訊接口(513)，所述的便攜式終端(7)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(506)與所述的中央分析單元(1)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(513)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，其特征在于所述的便攜式終端(7)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(506)與所述的中央分析單元(1)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(513)同為RS232或RS485或USB有線通訊接口或者同為紅外線(IrDA)或藍牙或WirelessLAN或RF無線通訊接口。
3.如權(quán)利要求1所述的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，其特征在于所述的便攜式終端(7)與所述的中央分析單元(1)之間設(shè)有通信接口轉(zhuǎn)接器(6)，所述的通信接口轉(zhuǎn)接器(6)包括至少兩個通訊接口(510，512，525)和用于轉(zhuǎn)換所述的通訊接口(510，512，525)之間的數(shù)字信號格式的數(shù)字信號轉(zhuǎn)接模塊(511)。所述的中央分析單元(1)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(513)與通信接口轉(zhuǎn)接器(6)的通訊接口(512)相連接；所述的便攜式終端(7)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(506)與通信接口轉(zhuǎn)接器(6)的通訊接口(510)相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，其特征在于所述的中央分析單元(1)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(513)與通信接口轉(zhuǎn)接器(6)的通訊接口(512)同為RS232或RS485或USB有線通訊接口；所述的便攜式終端(7)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(506)與通信接口轉(zhuǎn)接器(6)的通訊接口(510)同為紅外線(IrDA)或藍牙或WirelessLAN或RF無線通訊接口。
5.如權(quán)利要求3所述的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，其特征在于所述的中央分析單元(1)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(513)與通信接口轉(zhuǎn)接器(6)的通訊接口(512)同為紅外線(IrDA)或藍牙或WirelessLAN或RF無線通訊接口；所述的便攜式終端(7)的外部數(shù)據(jù)通訊接口(506)與通信接口轉(zhuǎn)接器(6)的通訊端口(510)同為RS232或RS485或USB有線通訊接口。
6.如權(quán)利要求3所述的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，其特征在于所述通信接口轉(zhuǎn)接器(6)內(nèi)設(shè)置有GPRS或GSM或CDMA或WirelessLAN遠程通訊模塊(603)及其通訊接口(525)，所述的遠程通訊模塊(603)通過通訊接口(525)通過GPRS或GSM或CDMA或WirelessLAN無線網(wǎng)絡(luò)和英特網(wǎng)(Internet)與遠程服務(wù)器(11)連接。
7.如權(quán)利要求1或3所述的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，其特征在于所述便攜式終端(7)內(nèi)設(shè)置有GPRS或GSM或CDMA或WirelessLAN遠程通訊模塊(526)及其通訊接口(527)，所述的遠程通訊模塊(526)通過通訊接口(527)通過GPRS或GSM或CDMA或WirelessLAN無線網(wǎng)絡(luò)和英特網(wǎng)(Internet)與遠程服務(wù)器(11)連接。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，其特征在于所述的便攜式終端為個人數(shù)字助理(PDA)。
9.如權(quán)利要求7所述的具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，其特征在于所述的便攜式終端為個人數(shù)字助理(PDA)。
全文摘要
一種具有便攜式終端的半導(dǎo)體激光分析系統(tǒng)，包括設(shè)有控制單元、輸入/輸出裝置和電源的中央分析單元；用于發(fā)射激光光束的光發(fā)射裝置；用于接收來自光發(fā)射裝置的光束的光接收裝置，光接收裝置將采集到的光束信息傳送給中央分析單元；還包括帶外部數(shù)據(jù)通訊接口的便攜式終端，便攜式終端包括控制單元、輸入/輸出裝置和電源，所述的中央分析單元配置有外部數(shù)據(jù)通訊接口，所述的便攜式終端的外部數(shù)據(jù)通訊接口與所述的中央分析單元的外部數(shù)據(jù)通訊接口連接。系統(tǒng)具有了一便攜式終端，現(xiàn)場操作人員能夠隨身攜帶，方便、即時、準確地獲得系統(tǒng)的測量、運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護等操作。
文檔編號H04L12/00GK1769863SQ20041006772
公開日2006年5月10日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者王健, 宛立君, 陳立, 陳人 申請人:聚光科技(杭州)有限公司