本发明涉及数据采集领域中对时间量的计量和 采集， 特别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

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。

传统的基于吋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。 但髙精度时钟的制造成本和维护成本都很髙， 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。

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

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。

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：

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。

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 Tel、 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 Ttl、 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。

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。

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� ��， Ν是计量点的个 数。

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。

所述的相对时间是指吋间、 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。

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。

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：

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。

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。

相对时钟模块 3包括计时模块 7和一个晶振电路 8。

标准吋钟模块 2包括吋钟模块 4和中央处理模块 5， 中央处理模块 5与通讯模 块 6连接。

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、 GW8038o

与现有技术相比， 本发明的有益效果在于：

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。 附图说明

图 1为本发明分布式时间计量系统的原理图；

图 2为本发明中相对时间向绝对时间转换的原理� �；

图 3为本发明中有效相对时间和总相对时间产生� �法原理图；

图 4为本发明分布式时间计量系统的结构示意框� �。

附图标记： 1.计量中心 2.标准时钟模块 3.相对时钟模块 4.时钟模块

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

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。

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。

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。

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。

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 Tl，计量中心记录的是每个计量周期的起点。� ��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-Tl， 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吋间的转 换原理。

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。

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吋间。 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。

吋钟模块 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 歹、 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、 相对时钟模块 3包括计时模块 Ί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� �号。

统一计时模块 7的数据发送动作周期 Τ， 使其大于 Τχ*Ν， 其中 Τχ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， Ν是计量点个数。

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。

计量中心 1通过中央处理模块 5， 以时间间隔 Τχ依次对 Ν个计时模块 7发送 开始工作指令。

在计量周期结朿吋， 计时模块 7发送两个相对吋间计量结果（即总相对吋间 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。

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。 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� �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- _rea l=T2-Tl， 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 Tl， 成为新的绝对时间 Tl。

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。

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- _rea l=T _e *Tt- _rea l/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吋间转换原理图。

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 Tel、 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 相对吋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 Ttl、 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。

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吋间的转 换计算过程。

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。