本发明涉及一种分布式各计量点的时间计量方法及分布式时间计量系统。所述的时间计量方法是指计量中心依次对所有计量点发送开始工作指令；设置在每个计量点的相对时钟模块测量所对应计量点发送数据的有效相对时间Te和总相对时间Tt，相对时钟模块将上述的有效相对时间Te和总相对时间Tt发送到计量中心；标准时钟模块测量相对时钟模块的总绝对时间Tt-real；根据公式Te-real＝Tt-real*Te/Tt，计算出相对时钟模块的有效绝对时间Te-real。所述的时间计量系统在各计量点上，用绝对时间计量精度较低、相对时间计量精度较高的相对时钟模块代替绝对时钟模块，本发明在保证各计量点计量精确性的前提下，有效地降低计量系统的整体成本。
1.一种分布式各计量点的时间计量方法，其特征在于，计量中心(1)依次对所有计量点发送开始工作指令；设置在每个计量点的相对时钟模块(3)测量所对应计量点发送数据的有效相对时间Te和总相对时间Tt，相对时钟模块(3)将上述的有效相对时间Te和总相对时间Tt发送到计量中心(1)；计量中心(1)内的标准时钟模块(2)记录相对时钟模块(3)的总绝对时间Tt-real；根据公式Te-real＝Tt-real*Te/Tt，计算出相对时钟模块(3)的有效绝对时间Te-real。
2.根据权利要求1所述的时间计量方法，其特征在于，相对时钟模块(3)测量的有效相对时间Te是i段子有效相对时间Te1、Te2…Tei的加权和，各段子有效相对时间的权重改变或不变，有效相对时间包括至少一段子有效相对时间；相对时钟模块(3)测量的总相对时间Tt是I段子总相对时间Tt1、Tt2…TtI的加权和，各段子总相对时间的权重改变或不变，总相对时间包括至少一段子总相对时间；一段子总相对时间里，有一段或多段子相对有效时间。
3.根据权利要求1或2所述的时间计量方法，其特征在于，计量点最后一次数据发送动作发生的绝对时间T1存放在计量中心(1)，在同一计量点做出新的数据发送动作时，计量中心(1)读取标准时钟模块(2)的绝对时间T2，根据公式Tt-real＝T2-T1，计算出相对时钟模块(3)的总绝对时间Tt-real，计量中心(1)刷新相应计量点的最后一次数据发送动作发生的绝对时间。
4.根据权利要求1或2所述的时间计量方法，其特征在于，每个计量点的序号存储在计量中心(1)，计量点的数据发送周期T大于Tx*N，其中，时间间隔Tx是序号相邻的两个计量点发送数据的时间间隔，N是计量点的个数。
5.根据权利要求1或2所述的时间计量方法，其特征在于，在计量周期结束后，相对时钟模块(3)将有效相对时间Te和总相对时间Tt清零，并自动进入下一个计量周期。
6.根据权利要求1或2所述的时间计量方法，其特征在于，所述的相对时间是指时间、晶振跳数、脉冲数、上升沿个数、下降沿个数、时钟周期中的一种。
7.一种应用权利要求1至6任一项所述的时间计量方法的分布式时间计量系统，所述的时间计量系统包括一个计量中心(1)和至少两个计量点，其特征在于，计量中心(1)与每个计量点连接，每个计量点设置一个相对时钟模块(3)。
8.根据权利要求7所述的分布式时间计量系统，其特征在于，计量中心(1)包括标准时钟模块(2)和与每个计量点连接的通讯模块(6)，标准时钟模块(2)和通讯模块(6)设置在一个或两个芯片中。
9.根据权利要求7或8所述的分布式时间计量系统，其特征在于，相对时钟模块(3)包括计时模块(7)和晶振电路(8)。
10.根据权利要求8所述的分布式时间计量系统，其特征在于，标准时钟模块(2)包括时钟模块(4)和中央处理模块(5)，中央处理模块(5)与通讯模块(6)连接。
11.根据权利要求10所述的分布式时间计量系统，其特征在于，时钟模块(4)采用时钟芯片，时钟芯片的型号采用如下的一种或多种组合：DS12C887、SD2003A、M41T0、PCF8563、RTL4553、DS1302、DS1315、RS5C372、HT138X、SHT1302、SD2200、ICS950710、DS12887、HYM8563、RTC8025、RTC4553、SI5315、GW8038。
分布式各计量点的时间计量方法及分布式时间计量系统
技术领域
[0001] 本发明属于数据采集领域中对时间量的计量和采集，涉及一种分布式各计量点的时间计量方法及分布式时间计量系统。
背景技术
[0002] 在实际应用中，时间量是通过时钟进行计量的。时间量计量在计量领域的意义，在于可以与其他物理量结合，运算得出有更重要度量价值的计量结果。例如，在流量计量领域，如果流速在某一段时间内恒定，就可以简单地用时间量与流速、流速发生点的管道横截面积相乘，得出液体在该时间段内的流量；在空调用量计量领域，时间型计量法就是利用空调在不同档位的运行时间，与该档位的单位时间制冷量相乘，得出空调的总用冷量，进而用于空调使用费用的计算。
[0003] 传统的基于时间量的大型计量系统需要先对各计量点的时间量进行精确的计量，然后由计量中心采集各计量点的时间量计量结果，结合其他物理量运算得出有用的计量数据。但高精度时钟的制造成本和维护成本都很高，如果在每个计量点都设置高精度时钟，系统的整体成本会大大增加。如果采用精度不高的时钟，又会影响各计量点的时间量计量精度，产生的累积误差会严重影响最终的计量结果。
[0004] 因此，发明一种无需使用大量高精度时钟而又能精确计量各点时间量的方法，显得很有必要。
发明内容
[0005] 本发明要解决的首要技术问题是，针对现有技术中存在的时间计量系统成本高、冗余度大的缺点，提供一种分布式各计量点的时间计量方法，用较低的成本实现对各计量点时间量的精确计量。
[0006] 本发明要解决的首要技术问题是通过如下的技术方案实现的：
[0007] 一种分布式各计量点的时间计量方法，计量中心1依次对所有计量点发送开始工作指令；设置在每个计量点的相对时钟模块3测量所对应计量点发送数据的有效相对时间Te和总相对时间Tt，相对时钟模块3将上述的有效相对时间Te和总相对时间Tt发送到计量中心1；计量中心1内标准时钟模块2记录相对时钟模块3的总绝对时间Tt-real；根据公式Te-real＝Tt-real*Te/Tt，计算出相对时钟模块3的有效绝对时间Te-real。 [0008] 相对时钟模块3测量的有效相对时间Te是i段子有效相对时间Te1、Te2...Tei的加权和，各段子有效相对时间的权重改变或不变，有效相对时间包括至少一段子有效相对时间；相对时钟模块3测量的总相对时间Tt是I段子总相对时间Tt1、Tt2...TtI的加权和，各段子总相对时间的权重改变或不变，总相对时间包括至少一段子总相对时间，i和I根据实际需要确定。一段子总相对时间里，有一段或多段子相对有效时间。 [0009] 计量点最后一次数据发送动作发生的绝对时间T1存放在计量中心1，在同一计量点做出新的数据发送动作时，计量中心1读取标准时钟模块2的绝对时间T2，根据公式Tt-real＝T2-T1，计算出相对时钟模块3的总绝对时间Tt-real，计量中心1刷新相应计量点的最后一次数据发送动作发生的绝对时间。
[0010] 每个计量点的序号存储在计量中心1，计量点的数据发送周期T大于Tx*N，其中，时间间隔Tx是序号相邻的两个计量点发送数据的时间间隔，N是计量点的个数。 [0011] 在计量周期结束后，相对时钟模块3将有效相对时间Te和总相对时间Tt清零，并自动进入下一个计量周期。
[0012] 所述的相对时间是指时间、晶振跳数、脉冲数、上升沿个数、下降沿个数、时钟周期中的一种。
[0013] 本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种采用上述分布式各计量点的时间计量方法的分布式时间计量系统。用绝对时间计量精度较
[0014] 低、相对时间计量精度较高的相对时钟模块代替绝对时钟模块，有效地降低计量系统的整体成本。
[0015] 本发明所要解决的第二个技术问题，是通过如下技术方案实现的： [0016] 一种分布式时间计量系统，所述的时间计量系统包括一个计量中心1和至少两个计量点，计量中心1与每个计量点连接，每个计量点设置一个相对时钟模块3。 [0017] 计量中心1包括标准时钟模块2和与每个计量点连接的通讯模块6，标准时钟模块2和通讯模块6设置在一个或两个芯片中。
[0018] 相对时钟模块3包括计时模块7和一个晶振电路8。
[0019] 标准时钟模块2包括时钟模块4和中央处理模块5，中央处理模块5与通讯模块6连接。
[0020] 时钟模块4采用时钟芯片，时钟芯片的型号采用如下的一种或多种组合：DS12C887、SD2003A、M41T0、PCF8563、RTL4553、DS1302、DS1315、RS5C372、HT138X、SHT1302、SD2200、ICS950710、DS12887、HYM8563、RTC8025、RTC4553、SI5315、GW8038。 [0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0022] 在各计量点上，用绝对时间计量精度较低、但相对时间计量精度较高的相对时钟模块代替绝对时钟模块，完成相对时间的计量；采集这些计量结果，结合计量系统中的绝对时钟的测量结果，完成对有效绝对时间的高精度计量。在保证各计量点计量精确性的前提下，有效地降低计量系统的整体成本。
[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
附图说明
[0024] 图1为本发明分布式时间计量系统的原理图；
[0025] 图2为本发明中相对时间向绝对时间转换的原理图；
[0026] 图3为本发明中有效相对时间和总相对时间产生方法原理图；
[0027] 图4为本发明具体实施例1的框图。
[0028] 附图标记：
[0029] 1.计量中心 2.标准时钟模块 3.相对时钟模块 4.时钟模块
[0030] 5.中央处理模块 6.通讯模块 7.计时模块 8.晶振电路
具体实施方式
[0031] 如图1所示，在分布式时间计量系统中，设置专门的计量中心，用于管理各个计量点的时间计量结果。在计量中心设置一个绝对时间精度较高的标准时钟模块。计量中心与若干计量点相连，在各计量点设置一个相对时间精度较高的相对时钟模块。 [0032] 在计量点工作时，相对时钟模块完成相对时间的计量任务。在某个计量周期内，相对时钟模块记录了总相对时间Tt和有效相对时间Te，这两个参数均以相对时间表示。这两个参数本身并不具有重要的计量价值，但它们的比值却有着重要的计量价值。 [0033] 在计量周期结束后，计量点会将总相对时间Tt和有效相对时间Te发送给计量中心，清零这两个参数，并自动进入下一个计量周期，如此循环。
[0034] 在工作时，计量中心会在标准时钟模块的协助下，记录每个计量点最后一次数据发送动作发生的绝对时间T1，计量中心记录的是每个计量周期的起点，后一个计量周期的起点，就是前一个计量周期的终点。在同一计量点做出新的数据发送动作时，计量中心立即读取标准时钟模块的绝对时间T2，通过公式Tt-real＝T2-T1，把总相对时间Tt转换成总绝对时间Tt-real，再通过公式Te-real＝Te*Tt-real/Tt，把相对有效时间Te转换成绝对有效时间Te-real。图2表示了这种相对时间向绝对时间的转换原理。
[0035] 影响该时间计量系统的最大因素是T1和T2的准确性。计量中心要采用良好的队列机制，确保在计量点发生数据发送动作时迅速获取标准时钟模块的绝对时间值，本发明提出的方法是让各计量点按序逐个发起数据发送动作，并为相邻两个计量点的动作发起设置时间间隔，避免多个计量点同时发起数据发送动作，影响计量中心对绝对时间获取的精确性。
[0036] 如图4所示，计量中心1包括标准时钟模块2和通讯模块6，标准时钟模块2包括时钟模块4和中央处理模块5。在中央处理模块5中设置高 速缓冲区，存放各计量点的序号和最后数据发送动作时间。通讯模块6分别与中央处理模块5和各计量点相连，完成数据通讯过程。
[0037] 时钟模块4采用时钟芯片实现，时钟芯片的型号采用如下的一种或多种组合：DS系列、SD系列、M系列、PCF系列、RTL系列、RS系列、HT系列、SHT系列、ICS系列、HYM系列、RTC系列、SI系列、GW系列，具体型号是：4DS12C887、SD2003A、M41T0、PCF8563、RTL4553、DS1302、DS1315、RS5C372、HT138X、SHT1302、SD2200、ICS950710、DS12887、HYM8563、RTC8025、RTC4553、SI5315、GW8038。
[0038] 相对时钟模块3包括计时模块7和晶振电路8，计时模块7可以是含内部计时器的廉价单片机。相对时钟模块3设置在每个计量点上，并为每个计量点设置序号。 [0039] 统一计时模块7的数据发送动作周期T，使其大于Tx*N，其中Tx是计量中心对序号相邻的两个计量点发送开始工作指令的间隔，N是计量点个数。
[0040] 在计时模块7的程序中增加开始工作函数，该函数由计量中心1发送的开始工作指令触发。
[0041] 计量中心1通过中央处理模块5，以时间间隔Tx依次对N个计时模块7发送开始工作指令。
[0042] 在计量周期结束时，计时模块7发送两个相对时间计量结果(即总相对时间Tt和有效相对时间Te)至通讯模块6，进入下一个计量周期；通讯模块6传递这些数据至中央处理模块5。
[0043] 中央处理模块5处理这些数据，计算出计时模块7的两个绝对时间，存储计算结果，并刷新高速缓冲区中的计时模块7序号所对应的最后数据发送动作时间。 [0044] 中央处理模块5记录每个计量点最后一次数据发送动作发生的绝对时间T1，在同一计量点做出新的数据发送动作时，计量中心1立即读取标准时钟模块2的绝对时间T2，根据公式Tt-real＝T2-T1，计算出总绝对时间Tt-real，并刷新中央处理模块5的高速缓冲区中所对应的最后数据发送动作时间，即用后一个计量周期的绝对时间T2代替前一个计量周期的 绝对时间T1，成为新的绝对时间T1。
[0045] 最后，中央处理模块5通过公式Te-real＝Te*Tt-real/Tt，计算出该计量点的有效绝对时间Te-real。
[0046] 在实际应用时，晶振电路8的质量可能影响计时模块7的内部计时器对绝对时间的计量结果的准确性。但是，只要晶振电路8的频率在计量周期内是稳定的，则计时模块7所计量得到的有效相对时间Te和总相对时间Tt的比值R1与中央处理模块5计量所得的有效绝对时间Te-real和总绝对时间Tt-real的比值R2相同，即可以利用公式Te-real＝Te*Tt-real/Tt，精确计算出相对时钟模块所计量的有效绝对时间Te-real。图2为本发明相对时间向绝对时间转换原理图。
[0047] 在实际应用中，相对时钟模块3测量的有效相对时间Te可以是i段子有效相对时间Te1、Te2...Tei的加权和，各段子有效相对时间的权重可以改变或不变，有效相对时间包括至少一段子有效相对时间；相对时钟模块3测量的总相对时间Tt可以是I段子总相对时间Tt1、Tt2...TtI的加权和；各段子总相对时间的权重可以改变或不变，总相对时间包括至少一段子总相对时间，i和I根据实际需要确定。一段子总相对时间里，可以有一段或多段子相对有效时间。图3为本发明有效相对时间和总相对时间产生方法原理图。 [0048] 相对时间的概念包括但不限于传统意义上的时间。相对时间可以是时间、晶振跳数、脉冲数、上升沿个数、下降沿个数、时钟周期等数值。可以把这些数值的有效部分和全部，作为有效相对时间和总相对时间，完成从相对时间到绝对时间的转换计算过程。 [0049] 标准时钟模块的实现方式包括但不限于时钟模块与中央处理模块的结合。
