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CN111245954A - 一种安全监测的数据采集装置 - Google Patents

一种安全监测的数据采集装置 Download PDF

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CN111245954A
CN111245954A CN202010123023.7A CN202010123023A CN111245954A CN 111245954 A CN111245954 A CN 111245954A CN 202010123023 A CN202010123023 A CN 202010123023A CN 111245954 A CN111245954 A CN 111245954A
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CN
China
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data acquisition
communication
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Pending
Application number
CN202010123023.7A
Other languages
English (en)
Inventor
杨世忠
甘雨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Beidou Micro Core Industry Development Co Ltd
Hunan Bds Micro Chipset Industry Development Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Beidou Micro Core Industry Development Co Ltd
Hunan Bds Micro Chipset Industry Development Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

发明名称：一种安全监测的数据采集装置，本发明涉及到安全监测技术领域，具体地说，涉及到一种安全监测的数据采集装置。本发明公开了一种安全监测的数据采集装置。本装置包括数据采集模块、数据通信模块、数据存储模块，温湿度模块、时钟模块、状态指示模块以及定位模块。本装置能够实现多传感器的数据实时采集，提供多种通信链路将数据传输到服务器，在传感器数据异常情况下，能够触发式采集传输到服务器；装置能够将采集到的原始数据本地保存，即使在通信链路失效的情况下，保证数据不丢失；装置自身提供定位功能，有效地防止装置被偷盗；装置在电量低的情况下，能够自动进入低功耗管理模式。本装置不仅降低了使用成本，同时保障了数据的安全不丢失，它主要用于安全监测上。

Description

一种安全监测的数据采集装置
技术领域
本发明涉及到安全监测技术领域，具体地说，涉及到一种安全监测的数据采集装置。
背景技术
随着科学技术的发展，环境的在线安全监测得到大家的关注。在工程项目上，对应力、降雨量、含水率、位移等监测对象进行监测时，需要使用的传感器种类繁多，数据采集装置是用户实时获取传感器数据的关键设备。
现有技术上，数据采集装置功能单一化，数据采集的接口偏少，只能接入有限的传感器数量；装置在和服务器之间数据通信上，通信方式单一，一般采用蜂窝网通信或以太网方式，设备工作在恶劣的野外环境下，一旦通信信号受环境影响中断，传感器数据将无法回传到服务器；装置缺少对传感器的数据分析能力，在监测对象发生异常时，不会及时将数据传输到服务器；在很多监测环境下，一般无法采用市电供电，只能采用太阳能和蓄电池结合的供电方式，很多数据采集传输装置存在功耗高的缺点，使得设备无法长期工作，增加了远程监测的成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明要解决的问题在于提供一种安全监测的数据采集装置，扩展传感器接入的数量和种类；提供多种和服务器的通信方法，即使在恶劣的环境下保证数据正常传输；实时对传感器数据进行采集分析，一旦检测环境异常实时，将数据实时传输到服务器；与此同时装置实时检测电量状态信息，自适应地调节自身功耗；已达到降低人工成本，提高数据采集传输时效性。
本发明采用以下技术方案：
本发明设计的是一种安全监测的数据采集装置，所述数据采集装置以恩智浦LPC54606J512为主控模块，板卡上集成了数据采集模块、数据通信模块、数据存储模块、温湿度模块、时钟模块、状态指示模块以及定位模块，所述的模块分别于主控模块通过电路连接。其中对外接口包括状态指示灯、RS485、RS232、电源输入接口、SD卡槽、SIM卡槽、LoRa天线接口、蜂窝天线接口、定位天线接口，所有的接口和外壳相连接。
数据采集模块以RS485、RS232接口和传感器对接，其中两路RS485接口可同时接入多个传感器；设备集成三种和服务器的通信方式，分别是蜂窝通信、北斗短报文和无线LoRa通信，蜂窝通信为主通信方式，设备能够根据工作网络状态智能自动切换通信方式；采集到的传感器数据自动存储到SD卡内，当SD卡空间存满时，会自动删除最旧的数据腾出空间来存储最新的数据内容。
装置能够实时采集多个传感器的数据，根据预设的参数，周期性将数据传输到服务器，与此同时装置将自身的温湿度、时间信息、位置信息、电量信息周期性传输到服务器；同时装置还支持阈值触发传输方式，装置采集的传感器数据，一旦超过预设的阈值，立刻将传感器数据传输到服务器。
数据采集装置在运行过程中，周期性地获取供电状态信息，若检测到供电电量不足，系统将切断对数据通信模块和数据采集模块的供电，同时主控模块进入休眠状态，加长传感器数据传输的周期，当周期到达时，主控模块主动唤醒，采集完传感器的数据，同时将数据传输到服务器后，立即又进入休眠状态，如此反复；在这个运行过程中，同时周期性检测电量信息，若供电电量正常，则系统恢复正常工作模式。在系统休眠状态下，系统只支持本地参数配置的唤醒和周期性数据采集传输，其他功能均失效。
数据采集装置可接受远程控制管理，远程管理终端设备可下发控制指令对采集传输装置的管理；远程管理终端设备可以是服务器、网关等，远程控制管理的下发通信通道可以是北斗短报文、蜂窝网和无线LoRa；远程管理终端设备科根据所述指令对采集传输装置进行远程升级、设备重启、恢复出厂、参数配置以及状态管理的一种或多种。
本发明所采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明的安全监测的数据采集装置配置了多个数据采集的接口，有效地增加了装置接入传感器的数量；装置和服务器的通信提供了三种通信方式，通信方式实现智能自动切换，即使在恶劣的环境下，也能够有效地保证数据稳定可靠地传输；装置安装在野外无市电供应，只能采用太阳能供电系统的情况下，系统对功耗的合理控制，在长期阴雨天的情况下，也能够保证长时间的正常运行；与此同时数据采集传输装置支持远程控制管理，能够让用户实时掌控装置的工作状态，提升了设备的管理效率。整个系统能够非常有效地进行自动化数据采集监测，极大地减少了人工成本。
附图说明
为了能更清楚说明本说明书的实施方式或技术方案，下面对实施方式或技术方案所需要使用到的附图作简单地介绍。
图1是安全监测的数据采集装置硬件系统结构图。
图2是安全监测的数据采集装置的传输示意图。
图3是安全监测的数据采集装置的整体外观图。
图4是安全监测的数据采集装置的后面板外观图。
图5是安全监测的数据采集装置的前面板外观图。
图6是安全监测的数据采集装置的内部结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书的技术方案，下面将结合本说明书的附图，对本说明书中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1描述的是安全监测的数据采集装置的硬件系统结构图，以恩智浦LPC54606J512作为整个设备主控单元，实现对整个外围模块的控制以及系统管理。主控单元内部的存储用于存储配置参数，看门狗用来防止软件系统跑飞的情况；内部RTC给系统提供时间参数，用于数据存储和数据传输帧增加时间戳信息，RTC提供两种供电方式，设备外部供电的情况下，RTC电源由外部供电转换后供应，否则RTC由纽扣电池供电，确保RTC时钟不丢失。
装置采用直流9~18V电源供电，支持过压保护以及防反接，其他模块的供电通过办卡上的电源模块转换供给，其中12V电源引出到外部接口。
两个RS485接口和一个RS232接口，预留给外部传感器的接入，其中RS232接口还可用于系统的调试及参数配置；SD卡通过SDIO接口接入，用于存储传感器原始数据，SIM卡用于蜂窝4G的物联卡的接入；状态指示采用LED灯表示，用于表示供电状态以及整个系统的运行状态；
通信方式支持蜂窝、北斗短报文和LoRa三种，其中北斗短报文通过串口和设备连接，北斗短报文的电源由设备供应，同时设备能够控制北斗短报文的电源开和关；蜂窝通信支持数据通信和定位功能，所以接口上配置了蜂窝天线和定位天线；LoRa模块通过SPI接口主控单元连接，实现自动和网关连接进行数据交互；同时板卡上通过I2C接口连接温湿度传感芯片，实时掌握装置附近的温湿度信息。
图2描述的是安全监测的数据采集装置的数据通信流程图，装置通过RS485或RS232接口采集传感器的数据，然后根据环境的实际情况将数据传输到服务器，通信方式的优先级从高到低分别是蜂窝4G、北斗短报文和LoRa。蜂窝4G通信直接通过运营商的基站传输到服务器；北斗短报文首先将数据发送到北斗卫星上，然后北斗卫星将数据转发到北斗指挥机，最终服务器从北斗指挥机获取到最终的数据；而LoRa通信方式需要借助LoRa网关接入公网，然后将数据传输给服务器。
图3描述的是装置的整体外观图，它主要有壳体和两端盖组成，两端盖采用螺钉和壳体连接，硬件电路板固定在壳体内，图4描述的是后面板外观图，开口处是用于拔插SD卡和蜂窝SIM卡。
图5描述的是装置的前面板外观图，左边四个指示灯分别表示的意思是电源指示、网络通信指示、故障指示和预留指示；面板上的连接头分别是电源输入接头、RS485接口和RS232接口；面板下方的SMA连接头从左到右分别是蜂窝天线接头、LoRa天线接头和定位天线接头。

Claims (7)

1.一种安全监测的数据采集装置，其特征在于：本装置以恩智浦LPC54606J512为主控模块，板卡包括数据采集模块、数据通信模块、数据存储模块、温湿度模块、时钟模块、状态指示模块以及定位模块，所述模块分别与装置的主控模块通过电路连接。
2.如权利要求1所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：本装置对外接口包括状态指示灯、RS485、RS232、电源输入接口、SD卡槽、SIM卡槽、LoRa天线接口、蜂窝网天线接口、定位天线接口，所有的接口和外壳相连接。
3.如权利要求1所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：数据采集模块接口为RS485和RS232，装置能够接入多个不同种类的传感器。
4.如权利要求3所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：所述数据通信模块为蜂窝网通信、北斗短报文和无线LoRa通信，主通信方式是蜂窝通信，装置能够根据通信网络状态，智能自动切换通信方式。
5.如权利要求4所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：装置能够实时采集多传感器的数据，根据配置的参数周期性地主动传输到服务器；同时装置能够对数据进行阈值触发式传输到服务器。
6.如权利要求5所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：装置能够实时检测供电状态，若检测到供电不足的情况下，装置进入休眠工作模式，若检测到供电正常，则装置恢复正常工作模式。
7.如权利要求6所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：控制管理，包括：由所述的远程控制终端根据指令对装置进行远程升级、设备重启、恢复出厂、参数配置以及状态管理的一种或多种。
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