CN102402204B - 一种多用途数据采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多用途数据采集系统，通过连接不同的设备形成一个智能化多参数分析装置，可应用于环保、电力、水利、医院、学校等各领域的各类数据采集。该发明包括：电源单元，其连接外部电源；储能单元，其连接所述的电源单元，该储能单元在电源单元接电时储存电能，并在电源单元断电时，提供所述的多用途数据采集系统的工作电源；中央控制单元，其连接所述的电源单元和储能单元，由所述的电源单元或储能单元供电并监控所述的电源单元以及储能单元；接口单元，其为外部设备提供丰富的接口，方便连接各类设备以进行数据采集与传输。

Description

一种多用途数据采集系统
技术领域
本发明涉及一种多用途数据采集分析用仪器，特别涉及一种多用途数据采集系统。
背景技术
目前，用于各领域参数监测和采集的仪器大多对外接口单一，停电后无法持续工作，无人机交互界面，仪器占地面积大，监控数据传输不便且功耗大。本发明针对这诸多缺点提出了一个完整的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多用途数据采集系统，其通过连接不同的外部设备形成一个智能化多参数采集分析装置。从而达到测量参数多、配置灵活，智能化自动管理、耗能低的目的。
为达上述目的，本发明提供一种多用途数据采集系统，其连接运行管理中心，包括：电源单元，其连接外部电源；储能单元，其电路连接所述的电源单元，该储能单元在电源单元接电时储存电能，并在电源单元断电时，提供所述的多用途数据采集系统的工作电源；中央控制单元，其连接所述的电源单元和储能单元，由所述的电源单元或储能单元供电并监控所述的电源单元以及储能单元；接口单元，其为外部设备提供丰富的接口，方便各类设备的数据采集与传输。
所述的电源单元包括：滤波器，用于对输入电流滤波；整流器，其输入端连接到滤波器的输出端，其输出端连接到所述的中央控制单元及储能单元；所述的整流器用于将交流的输入电压转换成直流的输出电压，并将输入电压变压为所述的多用途数据采集系统各单元的运行电压。
所述的中央控制单元包括：主控单元、存储单元、人机界面单元、数据采集分析单元与传输单元。
所述的主控单元采用嵌入式高速CPU。
所述的存储单元具有若干常用存储介质接口(例如USB接口、SD卡接口)，用于进行参数及其他数据的导出和导入。
所述的人机界面单元包括高分辨率的LED背光TFT液晶显示器和电阻式触摸屏，其中液晶显示器用于显示外接设备采集的参数和经过数据处理后产生的统计报表以及仪器各单元的运行状态和告警信息，触摸屏用以实现显示页面的切换和仪器配置信息的输入等操作，现场采集实时数据和历史记录数据。
所述的传输单元用以实现与运行管理中心的通讯，其包括无线传输单元和有线传输单元，实现多通讯制式的信号传输。
所述的接口单元包括RS232传输单元、RS485传输单元、数字量输入输出单元、模拟量输入输出单元、干节点输入输出单元、USB接口。
本发明所述的多用途数据采集系统的优点在于：
1、ARM9处理器能实现多参数实时测量、灵活配置及智能化自动管理；
2、提供的接口齐全，其中包括RS232、RS485、数字量输入输出、模拟量输入输出、干节点输入输出、USB口、SD卡接口等；
3、可作为一台家庭网关，使用USB无线网卡便能轻松上网，同时还能实现在线下载，并将下载的数据储存至SD卡内；
4、支持多种通讯模式，包括有线传输和无线传输；其中，无线传输不仅支持GSM、GPRS，还支持3G及4G通信模式；
5、本发明所提供的多用途数据采集系统所具有的储能装置为锂电池，可以使其在无外接电源的情况下正常工作8小时，方便对任意地点的数据进行采集；该储能装置带有过充过放保护电路，延长了锂电池的寿命；
6、带一块7寸的LED背光TFT液晶触摸屏，人机界面交互更直观便捷。
7、低能耗，正常工作时功耗不超过10W；
8、自带实时时钟功能，方便追溯历史数据；
9、支持一组数据同时上传给最多10个数据中心，方便各个监测点同时监测。
10、数字化传输方式与通讯技术达到传输抗扰性强、参数测量齐全、灵活配置及智能化自动管理的目的；
11、另外，本发明环境适应性强，其工作温度范围在-10～55℃之间，防护等级达到IP55。
附图说明
图1为本发明所述的多用途数据采集系统的各单元结构框图；
图2为本发明所述的多用途数据采集系统中的电源单元的结构框图；
图3为本发明所述的多用途数据采集系统中的中央控制单元的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明所提供的多用途数据采集系统包括电源单元、储能单元、中央控制单元以及接口单元。中央控制单元连接到运行管理中心。运行管理中心用于与多用途数据采集系统进行数据交换，实现远程操作。
其中，电源单元连接储能单元、中央控制单元，用以连接外部电源，同时将市电转换成各个与其连接的其它单元所需的电源，并向其它单元供电。
储能单元连接电源单元，用以向储能单元充电；并在外部电源断电时向中央控制单元供电，实现系统不间断工作。
中央控制单元连接电源单元、储能单元，用以数据采集、处理及各单元的控制。
所述的电源单元的结构图如图2所示，其包括滤波器，滤波器的输入端连接外部电源，输出端连接整流器的输入端，整流器的输出端连接中央控制单元及储能单元。所述的储能单元的输出端连接到整流器。整流器将交流220V的外部电源转换为12V的直流电源。电源单元还具有自动保护功能与电源管理功能，电源管理功能控制对储能单元的充放电。
所述的储能单元连接至电源单元的整流器，当电源单元连接外部电源时，其在向设备提供工作电源的同时也向储能单元充电；当电源单元断开外部电源时，则由储能单元向整个设备提供工作电源，以保证多用途数据采集系统在不连接外部电源时也可在较长一段时间内正常工作。
所述的中央控制单元的结构框图如图3所示，其包括主控单元和分别连接到主控单元的存储单元、人机界面单元、数据采集单元与传输单元；所述的主控单元分别连接上述的电源单元、储能单元。
其中，主控单元采用嵌入式高速CPU，处理能力达到220MIPS，其功能为数据处理，同时控制仪器各单元的运行。
存储单元具有常用的存储介质接口，包括SD卡和USB接口。方便进行各种参数和数据的导出和导入。
人机界面单元包括高分辨率的LED背光TFT液晶屏和电阻式触摸屏。液晶显示屏用于显示外部设备采集的各种实时参数和经过数据处理后产生的统计报表以及仪器各单元的运行状态和告警等信息。触摸屏用以实现显示页面的切换和仪器配置信息的输入等操作，可现场采集实时数据和查询历史记录数据。
传输单元包括无线传输单元和有线传输单元，实现多通讯制式的信号传输。其中无线传输单元支持所有的移动通讯方式，包括第二代移动通讯(如：GSM/GPRS/EDGE，CDMA IS95等)、第三代移动通讯(如CDMA2000-3X，WCDMA，TD-SCDMA等)、第四代移动通讯(如WIMAX、LTE等)。有线传输单元支持10/100Mbps自适应的网口和ADSL两种传输方式。传输单元的主要功能是实现中央控制单元的主控单元与运行管理中心的通讯方式。
所述的接口单元包括干节点输入输出单元、数字量输入输出单元、模拟量输入输出单元和设备级联单元。干节点输入输出单元支持多路干节点输入输出电路，干节点输入单元用以接收外部设备的告警信息或者操作指令，干节点输出单元用以控制外部设备的开关。数字量输入输出单元能够实现多路数字量的输入和输出，其精度高，线性度强。模拟量输入输出单元能够实现多路4-20mA模拟量的输入和输出，其精度高，测量准确，方便扩展。设备级联单元支持多个设备之间的级联，级联的方式可以选择CAN总线、以太网、RS232和RS485等。
应用本发明时，可以通过运行管理中心或中央控制单元的人机界面单元控制所需的设备工作，并将获得的信号传送到中央控制单元的主控单元，并将结果传送到运行管理中心或人机界面单元。
本发明的优点在于：本发明所提供的多用途数据采集系统采用ARM9高速处理器；数字化传输方式与通讯技术达到传输抗扰性强、参数测量齐全、灵活配置及智能化自动管理的目的；并且，本发明所提供的多用途数据采集系统所具有的储能装置，可以使其在无外接电源的情况下正常工作8小时，除应对停电等突发状况外还可用于野外数据采集。
另外，本发明环境适应性强，其工作温度范围在-10～55℃之间，防护等级达到IP55，操作简单方便。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但以上的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，对本发明所述的多用途数据采集系统的各种元件的增减、替换和改进都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。

Claims (6)

1.一种多用途数据采集系统，其特征在于所述的采集系统包括：
电源单元，其连接市电并提供设备的工作电源；
中央控制单元，其连接所述的电源单元，由所述的电源单元供电，同时控制所述的电源单元，该中央控制单元还连接运行管理中心，实现数据交换及远程控制；
接口单元，其采用数字通讯连接所述的中央控制单元并由中央控制单元控制，用于接收各类外部设备采集来的参数；
所述的采集系统还包括：与所述的电源单元电连接的储能单元，该储能单元在电源单元接电时储存电能，在电源单元断电时，提供所述的多用途数据采集系统的工作电源；
所述的中央控制单元包括：主控单元、分别连接到所述主控单元的存储单元、人机界面单元与传输单元；
所述的接口单元包括RS232传输单元、RS485传输单元、数字量输入输出单元、模拟量输入输出单元、干节点输入输出单元和USB接口；
所述的电源单元包括：
滤波器，其输入端连接到市电，用于对输入电流滤波；
整流器，其输入端连接到滤波器的输出端，其输出端连接到所述的中央控制单元及储能单元，所述的整流器的输入端还连接到储能单元的输出端，其用于将交流的输入电压转换成直流的输出电压，并将输入电压变压为所述的多用途数据采集系统各单元的运行电压；
告警模块，其输出端连接到所述的中央控制单元及储能单元，当电源单元或者储能单元未能正常工作时，告警模块会向所述的中央控制单元发出告警信号。
2.根据权利要求1所述的多用途数据采集系统，其特征在于：所述的人机界面单元包括高分辨率的液晶显示器和电阻式触摸屏，其中，
所述的液晶显示器用于显示外部设备采集的参数和经过数据处理后产生的统计报表以及仪器各单元的运行状态和告警信息；
所述的触摸屏用以实现显示页面的切换和仪器配置信息的输入操作，现场采集实时数据和历史记录数据。
3.根据权利要求1所述的多用途数据采集系统，其特征在于：所述的传输单元用以实现与运行管理中心的通讯，其包括无线传输单元和有线传输单元，实现多通讯制式的信号传输。
4.根据权利要求1所述的多用途数据采集系统，其特征在于：所述的中央控制单元还包括实时时钟功能，断电后仍能精确计时，方便追溯历史记录。
5.根据权利要求1所述的多用途数据采集系统，其特征在于：能将采集到的一组数据同时上传给2～10个数据中心，各个监测点可以同时在线监测。
6.根据权利要求1所述的多用途数据采集系统，其特征在于：可作为一台家庭网关，使用USB无线网卡便能轻松上网，同时还能实现在线下载，并将下载的数据储存至SD卡内。
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