CN103209018A - 一种基于3g/北斗卫星通信及gis的无线数据采集与监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，它包括现场采集监控装置和系统软件两部分。其中，采集监控装置有微控制器与信号采集电路相连，实现信号采集；微控制器与继电器控制电路相连，实现实时控制；微控制器与微型摄像电路相连，实现现场监控；微控制器与太阳能电路相连，实现电量持续供应；微控制器与3G通信电路和北斗卫星通信电路相连，实现数据无线远程传输。系统软件包括网络数据服务器和基于GIS的客户端软件。现场采集监控装置通过无线网络通信系统分别与服务器、远程客户端无线相连。现场采集监控装置采集现场的传感器信号以及控制连接到继电器端的设备，并可将摄像采集的信号通过3G网络实时传输至服务器端。

Description

一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统

技术领域

本发明属于水利、电力、石油、化工、生产、制造、工矿、管道、环境、气象和运输等无线数据采集与监控技术领域。 

  

背景技术

[0002] 用于工业控制技术领域的数据采集传输方式主要有有线传输方式、数字电台传输方式、GSM/GPRS无线传输方式、RF无线传输方式、Zigbee无线传输方式。有线传输方式主要通过串口与设备连接，进行相应的数据监控，传输距离短；数字电台传输方式，由于需要架设电台，功耗较高，需要外接电源或使用大容量电池供电，覆盖传输距离有限，作业现场应用复杂；GSM/GPRS无线传输方式必须依靠基站网络，在山区及野外很多地方存在信号盲区；RF无线射频传输方式是一种低功耗、近距离的无线数据传输方式，传输距离有限，仅能在可视距离传输；Zigbee无线传输方式是一种组网传输方式，功耗低、可靠性高，但传输距离近，节点多，布网复杂，主要应用于城市和人口密集区。 

目前在工业控制技术领域的数据采集监控过程中，很多企业或单位都是操作人员现场观看、记录数据；还有少数是利用GPRS、RF或Zigbee等无线传输方式传输和记录数据；在这些领域中，很多作业都是在山区、湖泊、野外等人烟稀少的地方，交通不便，工况复杂，给现场查看、记录数据带来了困难和危险；GPRS、RF或Zigbee等无线数据传输数据的方式，需要经常更换电池或电源，维护复杂。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，集传感器信号采集、处理、储存、3G无线发送、北斗通信和太阳能供电于一体，将现场采集的传感器信号加以综合处理的无线数据采集与监控系统，实现实时监控，数据曲线图显示、历史数据存储，使在观察、管理、监测等工作中从根本上减轻了人工现场查看、记录数据的繁杂劳动强度、减少了人员和资金的投入，改善了人员的工作环境，提高了工作中的安全指数、提高了数据采集的实时性、准确性和可靠性。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，包括现场采集装置，现场采集装置分别与服务器和远程客户端无线连接，其特征在于，采集装置包括微控制器，微控制器的信号采集端通过AD采集器与隔离电路相连，隔离电路与传感器连接；微控制器的存储端与Flash存储电路相连；微控制器的时钟端连有低功耗时钟电路；微控制器的显示端与微功耗液晶显示屏相连；微控制器的控制端与继电器控制电路相连；微控制器的数据发送端通过串口电路与3G通信电路相连；微控制器的数据发送端通过串口电路与北斗卫星通信电路相连；微控制器控制的电源端通过电源管理芯片与太阳能电池板单元相连。 

所述的微控制器采用低功耗芯片。 

所述的AD采集器采用高精度AD芯片。 

所述的传感器采用工业级传感器。 

所述的3G通信电路采用3G通信模块。 

所述的北斗卫星通信电路采用北斗通信模块。 

  

本发明的有益效果是：

本发明基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，利用3G模块的无线传输功能，将现场采集的信号传输至远端服务器，服务器实时记录、保存采集到的数据，提高应用系统的数据稳定性和可靠性，解决了人工观察、记录数据的不精确和不及时等问题。在荒凉、偏远地区和其他GPRS/GSM信号盲区，利用北斗卫星通信的无线传输和定位功能，可精确的了解设备的使用位置和现场采集的信号数据，并解决了手机网络信号盲区无法监控的问题。

在采用基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控装置组网监控时，可在基于GIS（地理信息系统）的软件平台上，实时观看所有监控点的数据。提高了系统的整体监控和管理能力。 

    在采用基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控装置时，电源端采用输出电压可调的太阳能电池板单元，为系统提供了清洁能源，解决了电池可持续使用的问题。减少了人员对设备的维护和提高了整个监控系统的安全性和可靠性。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。 

[0016]  具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 

参见附图1，一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，包括有现场采集装置和系统软件两部分，采集装置包括微控制器1，微控制器1的信号采集端通过AD采集器2与隔离电路3相连，隔离电路3与传感器4连接；微控制器1的存储端与Flash存储电路5相连；微控制器1的时钟端与时钟电路6相连；微控制器1的控制端与继电器控制电路7相连；微控制器1的显示端与液晶显示屏8相连；微控制器1的数据发送端通过串口电路9与3G通信电路10相连；微控制器1的数据发送端通过串口11电路与北斗卫星通信电路12相连；微控制器1的电源供电端通过电源管理芯片与太阳能电池板单元13相连。 

所述的微控制器1采用低功耗单片机芯片；定时采集、计算AD数据，保存数据，控制继电器，接收北斗定位信息，协调3G通信单元和北斗卫星通信单元的无线数据传输工作。 

所述的AD采集器2采用低功耗模数转换芯片。 

所述的传感器采用工业级传感器。 

所述的3G通信电路10采用3G通信模块。 

所述的北斗卫星通信电路12采用北斗通信模块。 

液晶显示屏，主要用于现场观看显示数据。 

继电器控制电路，根据客户端指令控制连接设备电源的开关。 

时钟电路,为无线采集装置提供精准的时间。 

Flash 存储电路，在无线数据发送异常情况时，及时保存未发送的数据，等待信号正常时继续发送，保证数据的可靠性、连续性。 

服务器端通过网络系统与采集装置相连,用户客户端通过Internet网络连接服务器读取现场采集装置发送至服务器的数据，从而实现远程监控；在一些现场工业领域数据属于涉密信息，为了保证数据的安全性，数据在上传至服务器，和远程客户端读取数据的过程中，传输数据采用专门的算法进行加密处理，并且服务器将设在机房内，使用专业防火墙和杀毒软件，确保软件系统的安全性和稳定性。 

系统软件分为以下两个部分： 

a．网络数据服务器软件——接收来自数据采集与监控装置的数据信息并处理存储，管理用户设备信息，为用户管理数据采集设备建立网络链路和应答信息。

b．用户端软件——客户端（PC）通过网络连接服务器，读取服务器上存储的各领域数据信息，并根据客户需求和权限显示、分析、存储数据，同时对数据采集设备及继电器单元远程设置和控制。不同的用户有不同的权限，管理员可以设置其他用户的权限，有添加用户，输出用户，修改用户权限，对用户授权，数据库维护，设备管理等功能；普通用户只有读取数据和设备管理的权限。 

本发明的工作原理是：

基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统

本发明是通过3G/北斗卫星通信的无线采集与监控装置采集安装在现场的传感器信号，以及采用微型摄像和3G通信技术监控现场工作环境等。利用3G模块的Internet接入功能,将采集处理过的传感器信号传输到网络服务器中，用户通过访问服务器，实时了解现场的传感器信号和视频监控周围工作环境；在通过3G模块上传数据的同时，还通过北斗卫星通信技术实现传感器信号的无线数据传输。通过连接Internet的客户终端不仅可以在工作室随时了解现场传感器信号数据，而且还可通过安装了用户远程软件监控系统软件的平板电脑或智能手机实时远程监控现场工作状况。

Claims (6)

1.基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，包括有现场采集装置，采集装置分别与服务器和远程客户端无线连接，其特征在于，采集装置包括微控制器(1)，微控制器(1)的信号采集端通过AD采集器(2)与隔离电路(3)连接，隔离电路（3）与传感器（4）相连；微控制器（1）的存储端与Flash存储电路（5）相连；微控制器（1）的时钟端与时钟电路（6）相连；微控制器（1）的控制端与继电器控制电路（7）相连；微控制器（1）的显示端与液晶显示屏（8）相连；微控制器（1）的数据发送端通过串口电路（9）与3G通信电路（10）相连；微控制器（1）的数据发送端通过串口电路（11）与北斗卫星通信电路（12）相连；微控制器（1）控制的电池端与太阳能电池板单元（13）相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，其特征在于，所述的微控制器（1）采用低功耗单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，其特征在于，所述的AD采集器（2）采用低功耗AD芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，其特征在于，所述的3G无线通信电路（14）采用3G通信模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，其特征在于，所述的北斗卫星通信电路（12）采用可通信、定位、授时和GPS定位的北斗通信模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于3G/北斗卫星通信及GIS的无线数据采集与监控系统，其特征在于，所述的太阳能电池板单元（12）采用输出电压可调的太阳能电池板。

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