CN106373361B - 无线采集传输设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种解决无法将采集与传输一体化的问题的无线采集传输设备和方法，其中，设备包括：信号处理装置、处理器和GPRS无线传输装置；其中：所述信号处理装置，包括信号转换单元和至少一个可扩展接口；所述处理器包括：配置单元，连接单元，采集单元，缓存单元，滤波单元和控制单元，GPRS无线传输装置，用于将滤波单元滤波后的GPRS无线传输装置数字信号发送给远程主机。本发明实施例仅靠单一设备可以实现业务数据采集转换和无线发送的功能。

Description

无线采集传输设备和方法

技术领域

本发明涉及数据采集传输技术，尤其是一种无线采集传输设备和方法。

背景技术

在互联网行业快速发展的今天，数据采集已经被广泛应用于互联网及分布式领域，数据采集领域已经发生了重要的变化。首先，分布式控制应用场合中的智能数据采集系统在国内外已经取得了长足的发展。其次，总线兼容型数据采集插件的数量不断增大，与个人计算机兼容的数据采集系统的数量也在增加。国内外各种数据采集机先后问世，将数据采集带入了一个全新的时代。但与结构监测领域相适用的数据采集设备还相对不太完善。

目前常用的数据采集仪按通信方式分类有PCI接口采集卡，插到计算机PCI插槽使用，如NATIONAL INSTRUMENTS的“NI PCI-6511”；无线采集仪使用本地通信技术，可实现本地无线通信，如NATIONAL INSTRUMENTS的“NI 9485”；Ethernet接口采集仪，本地以太网接口采集仪利用以太网通道传输数据，可快速大容量传输数据，NATIONAL INSTRUMENTS的“NI9485”也具有以太网接口；USB接口采集仪；但现有技术中这些采集产品都无法实现远距离通信。

在实现本发明的过程中，发明人发现，

现有的数据采集仪至少存在以下问题：通过有线方式(以太网、usb)传输数据或通过本地无线网络(wifi)传输数据，两种传输数据的方式都不适合野外使用。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种适于野外使用的无线采集传输设备，包括：

信号处理装置、处理器和GPRS无线传输装置；其中：

所述信号处理装置，包括信号转换单元和至少一个可扩展接口，分别通过所述可扩展接口接收外接的一种以上传感器采集的模拟信号，通过所述信号转换单元将接收到的模拟信号转换为数字信号；其中，每个可扩展接口分别支持一种以上传感器；

所述处理器包括：

配置单元，用于在接收到参数配置请求和校准请求时，进入参数配置状态，在参数配置状态下停止执行其他任务；接收配置信息，对配置信息通过循环冗余校验码CRC校验生成校验码，将配置信息和校验码存储为配置参数，调用配置参数进行参数配置，在参数配置时，基于校验码通过CRC校验配置信息的准确性；分别根据参考信号以及各可扩展接口接收所述参考信号获得的接收信号，获取各可扩展接口的校正系数，并分别根据各可扩展接口的校正系数对各可扩展接口进行校准；

连接单元，用于在参数配置和可扩展接口校准完成时或到达预设时间时，进入工作状态：以点对点协议连接无线网络，获取IP地址，基于所述IP地址，采用指数退避算法与外部主机建立传输控制协议TCP连接；

采集单元，用于按照预设时间间隔，控制通过可扩展接口接收外接的至少一种传感器采集的模拟信号；

缓存单元，用于存储信号处理装置转换得到的数字信号；

滤波单元，用于调用缓存单元中的数字信号进行数字滤波后发送给发送给GPRS无线传输装置；

控制单元，用于滤波后的数字信号超过预设的对应扩展接口的告警门限值时，输出开关量信息以控制外部继电器；

GPRS无传输线装置，用于将滤波单元滤波后的数字信号发送给远程主机。

基于上述设备的另一实施例中，所述信号转换单元包括：预处理单元和模数AD转换单元；

所述预处理单元，用于对可扩展接口接收的模拟信号进行滤波、放大后传送给AD转换单元；

所述AD转换单元，用于对预处理单元传送的模拟信号进行模数转换，得到数字信号并发送给处理器。

基于上述设备的另一实施例中，所述预处理单元，具体用于对接收的模拟信号进行一阶阻容滤波，并将滤波后的模拟信号与直流信号进行差分运算，对差分运算后的模拟信号进行放大。

基于上述设备的另一实施例中，所述AD转换单元与处理器之间设置串行外设接口SPI总线和高速磁耦隔离芯片；所述SPI总线的两端分别与AD转换单元和处理器相连接；

所述高速磁耦隔离芯片将SPI总线断开为第一段SPI总线和第二段SPI总线，实现AD转换单元与处理器在物理上无连接；

所述AD转换单元依次通过第一段SPI总线、高速磁耦隔离芯片和第二段SPI总线向给处理器中的滤波单元发送数字信号。

基于上述设备的另一实施例中，所述配置单元对处理器配置的参数包括：运营商的拨号网络号码；接入点；运营商分配的用户名、密码；设备的ID号，该设备的唯一标识；服务端的IP地址和端口号；数据的上报周期；告警时继电器输出的闭锁时间；告警是否使能；模拟信号对应的物理量的范围；每个可扩展接口的告警门限值；每个可扩展接口的模拟信号的类型；当前日期和时间。

基于上述设备的另一实施例中，所述连接单元，还用于在IP地址过期或通信链路异常时，按照预设连接周期，以指数退避算法发起传输控制协议TCP连接。

基于上述设备的另一实施例中，所述连接单元，还用于在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

基于上述设备的另一实施例中，所述可扩展接口包括一个以上固定接口，或者一个以上固定接口和一个以上扩展接口；

所述固定接口，与至少一种传感器相连接，用于接收所述传感器传输的模拟信号；

所述扩展接口，与至少一种传感器相连接，通过扁平线缆接入信号转换单元，用于接收传感器传输的模拟信号，所述扩展接口的数量可根据需要进行设置或调整。

本发明实施例提供的一种无线采集传输方法，其基于上述无线采集传输设备，所述无线采集传输设备包括信号处理装置、处理器和GPRS无线传输装置；

所述方法包括：

响应于接收到参数配置请求和校准请求，处理器进入参数配置状态：在参数配置状态下暂停执行其他任务；

处理器接收配置信息，对配置信息通过循环冗余校验码CRC校验生成校验码，将配置信息和校验码存储为配置参数，调用配置参数进行参数配置，在参数配置时，基于校验码通过CRC校验配置信息的准确性，判断是否通过校验，如果通过检验，采用所述配置参数进行参数配置；否则，采用处理器中原始信息进行参数配置；分别根据参考信号以及各可扩展接口接收所述参考信号获得的接收信号，获取各可扩展接口的校正系数，并分别根据各可扩展接口的校正系数对各可扩展接口进行校准；

当参数配置和校准完成，或到达预设时间时，处理器进入工作状态：以点对点协议连接无线网络，获取IP地址；基于所述IP地址，采用指数退避算法与外部主机建立TCP连接；

处理器按照预设时间间隔，控制通过可扩展接口接收至少一种传感器采集的模拟信号；

信号处理装置通过所述可扩展接口接收外接的一种以上传感器采集的模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号；其中，每个可扩展接口分别支持一种以上传感器；

处理器将数字信号存入缓存单元，并对缓存单元中的数字信号经过数字滤波后通过GPRS无线传输装置发送给远程主机；

当滤波后的数字信号超过预设的对应扩展接口的告警门限值时，处理器向外部继电器发送开关量信息。

基于本发明上述实施例提供的无线采集传输设备和方法，将信号处理装置、处理器和无线传输装置集成在同一电路板中，构成一个整体设备，其中处理器即为信号处理装置提供数字滤波和信号变换，同时为无线传输装置提供开关量信息，实现了电路高度集成，节省空间的同时，实现了数据采集转换和无线发送的功能，突破了现有技术的瓶颈，实现在结构监测领域的数据采集和传输装置便于在野外无网络的情况下使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为本发明无线采集传输设备一个实施例的结构示意图。

图2为本发明无线采集传输方法一个实施例的流程图。

图3为本发明无线采集传输方法一个实施例中一个具体示例的流程图。

图4为本发明无线采集传输方法另一个实施例的流程图。

图5为本发明无线采集传输方法另一个实施例中一个具体示例的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明实施例可以应用于计算机系统/服务器，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与计算机系统/服务器一起使用的众所周知的计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。

计算机系统/服务器可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。

图1为本发明无线采集传输设备一个实施例的结构示意图。如图1所示，该实施例的设备包括：信号处理装置1、处理器2和GPRS无线传输装置3；

其中：

所述信号处理装置1，包括信号转换单元11和至少一个可扩展接口12，分别通过所述可扩展接口12接收外接的一种以上传感器采集的模拟信号，通过所述信号转换单元11将接收到的模拟信号转换为数字信号；其中，每个可扩展接口分别支持一种以上传感器；

所述处理器2包括：

配置单元21，用于在接收到参数配置请求和校准请求时，进入参数配置状态，在参数配置状态下停止执行其他任务；接收配置信息，对配置信息通过循环冗余校验码CRC校验生成校验码，将配置信息和校验码存储为配置参数，调用配置参数进行参数配置，在参数配置时，基于校验码通过CRC校验配置信息的准确性；分别根据参考信号以及各可扩展接口接收所述参考信号获得的接收信号，获取各可扩展接口的校正系数，并分别根据各可扩展接口的校正系数对各可扩展接口进行校准；

连接单元22，用于在参数配置和可扩展接口校准完成时或到达预设时间时，进入工作状态：以点对点协议连接无线网络，获取IP地址，基于所述IP地址，采用指数退避算法与外部主机建立传输控制协议TCP连接；

采集单元23，用于按照预设时间间隔，控制通过可扩展接口接收外接的至少一种传感器采集的模拟信号；

缓存单元24，用于存储信号处理装置转换得到的数字信号；

滤波单元25，用于调用缓存单元中的数字信号进行数字滤波后发送给发送给GPRS无线传输装置；

控制单元26，用于滤波后的数字信号超过预设的对应扩展接口的告警门限值时，输出开关量信息以控制外部继电器；

GPRS无传输线装置3，用于将滤波单元滤波后的数字信号发送给远程主机。

本实施例所述的设备中处理器即实现信号采集设备中CPU的功能，对数字信号进行控制发送；同时，实现了无线传输中CPU的功能，对是否发送数字信号，何时发送数字信号进行控制。而处理器通过开关量信息控制外部设备中的继电器；处理器中的缓存单元将转换的数字信号进行存储，克服了现有技术中对于未能及时发送的数字信号被后传输的数字信号所覆盖的问题，通过缓存单元保证了数字信号的完整性和连续性。而通过GPRS无线传输装置将数字信号发送到远程主机中，克服了现有技术中需要有线传输的问题，对于不便于使用网线的野外来说，本实施例所述的设备在减小体积的前提下，集成了信号的采集和无线传输功能，并保证了传输的准确性。

上述实施例所述设备的一个示例中，所述信号转换单元11包括：预处理单元和模数AD转换单元；

所述预处理单元，用于对可扩展接口接收的模拟信号进行滤波、放大后传送给AD转换单元；

所述AD转换单元，用于对预处理单元传送的模拟信号进行模数转换，得到数字信号并发送给处理器。

上述实施例所述设备的一个示例中，所述预处理单元，具体用于对接收的模拟信号进行一阶阻容滤波，并将滤波后的模拟信号与直流信号进行差分运算，对差分运算后的模拟信号进行放大。

通过预处理单元和AD转换单元将通过不同接口传输的不同类型的模拟信号分别进行处理，首先将模拟信号进行滤波去除干扰信号，再将滤波后的模拟信号进行放大，而AD转换单元将放大后的模拟信号进行模数转换，进而得到有效的数字信号。

上述实施例所述设备的一个示例中，所述AD转换单元11与处理器2之间设置串行外设接口SPI总线和高速磁耦隔离芯片；所述SPI总线的两端分别与AD转换单元和处理器相连接；

所述高速磁耦隔离芯片将SPI总线断开为第一段SPI总线和第二段SPI总线，实现AD转换单元与处理器在物理上无连接；

所述AD转换单元依次通过第一段SPI总线、高速磁耦隔离芯片和第二段SPI总线向给处理器中的滤波单元发送数字信号。

其中AD转换单元11可采用24位高精度模数转换电路。AD转换单元11使用3000伏隔离电源，采用高速磁耦隔离芯片将SPI总线切断，使断开的SPI总线两端不存在物理连接，依赖于高速磁耦隔离芯片连接SPI总线的两段，这种隔离保证了AD转换单元和处理器能够稳定工作，不会因为相互之间的干扰影响处理器和AD转换单元的工作状态和工作效率。

上述实施例所述设备的一个示例中，所述配置单元21对处理器配置的参数包括：运营商的拨号网络号码；接入点；运营商分配的用户名、密码；设备的ID号，该设备的唯一标识；服务端的IP地址和端口号；数据的上报周期；告警时继电器输出的闭锁时间；告警是否使能；模拟信号对应的物理量的范围；每个可扩展接口的告警门限值；每个可扩展接口的模拟信号的类型；当前日期和时间。所述运营商的拨号网络号码的作用在于，用户通过获得的拨号网络号码与对应的运营商建立连接，运营商对接收的拨号网络号码核对后，为用户提供网络服务。

上述实施例所述设备的一个示例中，所述连接单元，还用于在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

通过连接单元对物理通道的判断和发起连接，保证设备永远保持在在线状态，以克服设备掉线带来的数据丢失等问题。

本发明另一个实施例所述的设备，与上述的实施例相比，所述连接单元，还用于在IP地址过期或通信链路异常时，按照预设连接周期，以指数退避算法发起传输控制协议TCP连接。

当IP地址过期或通信链路异常，处理器将不能正常连接，将导致处理器无法正常工作，此时连接单元以指数退避算法不断发起TCP连接请求，以保证维持TCP连接。

上述实施例所述设备的一个示例中，所述连接单元，还用于在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

通过连接单元对物理通道的判断和发起连接，保证设备永远保持在在线状态，以克服设备掉线带来的数据丢失等问题。

本发明又一个实施例所述的设备，与上述的实施例相比，所述可扩展接口12包括一个以上固定接口，或者一个以上固定接口和一个以上扩展接口；

所述固定接口，与至少一种传感器相连接，用于接收所述传感器传输的模拟信号；

所述扩展接口，与至少一种传感器相连接，通过扁平线缆接入信号转换单元，用于接收传感器传输的模拟信号，所述扩展接口的数量可根据需要进行设置或调整。

通过固定接口和扩展接口相结合的方式连接传感器，一方面实现了兼容多种传感器的功能，另一方面，节省了资源，在仅采集少数传感器的信号时，采用固定接口即可，此时无需连接扩展接口。当固定接口不能满足采集需要时，通过扁平线缆接入至少一个扩展接口，可将多个扩展接口集成在一个扩展板上进行连接，或对于需要的扩展接口进行单个连接，两种方法各有利弊，采用哪种方式根据具体实施的情况而定，对于仅需要增加一种传感器的情况，采用扩展接口单个连接的方案更加适用；而对于需要对多种传感器进行信号采集的情况，采用扩展板集成多个扩展接口的方式更符合经济快速的需要。

本实施例所述的设备在具体使用时，可采用2+6模式，即主板提供2路模数转换接口(固定接口)，扩展板提供6路模数转换接口(扩展接口)，扩展板与主板使用扁平线缆连接，在采集路数小于2的场合，不需要使用扩展板，以减少成本。

2路接口板只用来采集4～20Ma电流信号和0～5伏、0～10伏电压信号，对于采集4～20Ma电流信号，本发明提供2瓦24伏的3000伏隔离供电电源，所有8路信号输入处理都使用这个隔离的电源，隔离处理使外部模拟信号最小化的干扰CPU，保证系统稳定运行。

6路扩展接口板，可以包括：正负5伏信号的接口，4～20Ma接口，0～5伏接口，IEPE型振动传感器接口和PT100、PT1000电阻式温度传感器接口。本实施例所述设备可接受7～36伏直流宽压供电。

当然对于固定接口的数量并不是固定为2路，只是目前采用2路是适应市场的选择，当需要变化时，对于固定接口的数量可以进行调整。而扩展板和扩展接口的数量则是完全基于需要进行调整，当6路扩展接口不能满足需求时，可通过接更多扩展接口实现对其他传感器信号的采集。

上述实施例所述设备的一个示例中，所述缓存单元，如出现GPRS无线传输装置因断电等原因断开传输，当GPRS无线传输装置再次恢复传输后，缓存单元为GPRS无线传输装置提供断点续传，从上次传输断开的位置继续传输其他保存在缓存单元中的数字信号。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

可能以许多方式来实现本发明的方法和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

图2为本发明无线采集传输方法一个实施例的流程图。该实施例的方法可用于实现本发明上述各设备实施例，所述无线采集传输设备包括信号处理装置、处理器和无线传输装置。如图2所示，该实施例方法包括：

S101，响应于接收到参数配置请求和校准请求，处理器进入参数配置状态：在参数配置状态下暂停执行其他任务；

S102，处理器接收配置信息，对配置信息通过循环冗余校验码CRC校验生成校验码，将配置信息和校验码存储为配置参数，调用配置参数进行参数配置，在参数配置时，基于校验码通过CRC校验配置信息的准确性，判断是否通过校验，如果通过检验，采用所述配置参数进行参数配置；否则，采用处理器中原始信息进行参数配置；分别根据参考信号以及各可扩展接口接收所述参考信号获得的接收信号，获取各可扩展接口的校正系数，并分别根据各可扩展接口的校正系数对各可扩展接口进行校准；

S103，当参数配置和校准完成，或到达预设时间时，处理器进入工作状态：以点对点协议连接无线网络，获取IP地址；基于所述IP地址，采用指数退避算法与外部主机建立TCP连接；

S104，处理器按照预设时间间隔，控制通过可扩展接口接收至少一种传感器采集的模拟信号；

S105，信号处理装置通过所述可扩展接口接收外接的一种以上传感器采集的模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号；其中，每个可扩展接口分别支持一种以上传感器；

S106，处理器将数字信号存入缓存单元，并对缓存单元中的数字信号经过数字滤波后通过GPRS无线传输装置发送给远程主机；

S107，当滤波后的数字信号超过预设的对应扩展接口的告警门限值时，处理器向外部继电器发送开关量信息。

本实施例所述的方法中处理器即实现信号采集设备中CPU的功能，对数字信号进行控制发送；同时，实现了无线传输中CPU的功能，对是否发送数字信号，何时发送数字信号进行控制。而处理器通过开关量信息控制外部设备中的继电器；处理器中的缓存单元将转换的数字信号进行存储，克服了现有技术中对于未能及时发送的数字信号被后传输的数字信号所覆盖的问题，通过缓存单元保证了数字信号的完整性和连续性。而通过GPRS无线传输装置将数字信号发送到远程主机中，克服了现有技术中需要有线传输的问题，对于不便于使用网线的野外来说，本实施例所述的设备在减小体积的前提下，集成了信号的采集和无线传输功能，并保证了传输的准确性。

上述实施例所述方法的一个示例中，所述信号处理装置将模拟信号转换为数字信号包括：

信号处理装置中的预处理单元将可扩展接口传送的模拟信号进行滤波放大并传送到AD转换单元；

AD转换单元将滤波放大后的模拟信号进行模数转换，得到对应模拟信号的数字信号。

上述实施例所述方法的一个示例中，将可扩展接口传送的模拟信号进行滤波放大包括：

将接收的模拟信号进行一阶阻容滤波，滤波后与直流信号进行差分运算，对得到差分运算后的模拟信号进行放大。

上述实施例所述方法的一个示例中，所述AD转换单元将得到的数字信号发送到处理器包括，

通过高速磁耦隔离芯片将SPI总线断开为第一段SPI总线和第二段SPI总线，高速磁耦隔离芯片连接第一段SPI总线和第二段SPI总线；

所述AD转换单元依次通过第一段SPI总线、高速磁耦隔离芯片和第二段SPI总线向给处理器发送数字信号。

上述实施例所述方法的一个示例中，配置单元配置的参数包括：运营商的拨号网络号码；接入点；运营商分配的用户名、密码；设备的ID号，该设备的唯一标识；服务端的IP地址和端口号；数据的上报周期；告警时继电器输出的闭锁时间；告警是否使能；模拟信号对应的物理量的范围；每个可扩展接口的告警门限值；每个可扩展接口的模拟信号的类型；当前日期和时间。

如图3所示，上述实施例所述方法的一个示例中，S103与S104之间还包括S208，在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

图4位本发明方法的另一实施例的流程图，如图4所示，本发明另一个实施例所述的方法，与上述的实施例相比，S103与S104之间还包括S209，在IP地址过期或通信链路异常时，按照预设连接周期，以指数退避算法发起传输控制协议TCP连接。

如图5所示，上述实施例所述方法的一个示例中，S209与S104之间还包括S210，在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (27)

1.一种无线采集传输设备，其特征在于，包括：信号处理装置、处理器和通用分组无线服务GPRS无线传输装置；其中：

所述信号处理装置，包括信号转换单元和至少一个可扩展接口，分别通过所述可扩展接口接收外接的一种以上传感器采集的模拟信号，通过所述信号转换单元将接收到的模拟信号转换为数字信号；其中，每个可扩展接口分别支持一种以上传感器；

所述处理器包括：

配置单元，用于在接收到参数配置请求和校准请求时，进入参数配置状态，在参数配置状态下停止执行其他任务；接收配置信息，对配置信息通过循环冗余校验码CRC校验生成校验码，将配置信息和校验码存储为配置参数，调用配置参数进行参数配置，在参数配置时，基于校验码通过CRC校验配置信息的准确性；分别根据参考信号以及各可扩展接口接收所述参考信号获得的接收信号，获取各可扩展接口的校正系数，并分别根据各可扩展接口的校正系数对各可扩展接口进行校准；

连接单元，用于在参数配置和可扩展接口校准完成时或到达预设时间时，进入工作状态：以点对点协议连接无线网络，获取IP地址，基于所述IP地址，采用指数退避算法与外部主机建立传输控制协议TCP连接；

采集单元，用于按照预设时间间隔，控制通过可扩展接口接收外接的至少一种传感器采集的模拟信号；

缓存单元，用于存储信号处理装置转换得到的数字信号；

滤波单元，用于调用缓存单元中的数字信号进行数字滤波后发送给GPRS无线传输装置；控制单元，用于滤波后的数字信号超过预设的对应扩展接口的告警门限值时，输出开关量信息以控制外部继电器；

GPRS无传输线装置，用于将滤波单元滤波后的数字信号发送给远程主机。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号转换单元包括：预处理单元和模数AD转换单元；

所述预处理单元，用于对可扩展接口接收的模拟信号进行滤波、放大后传送给AD转换单元；

所述AD转换单元，用于对预处理单元传送的模拟信号进行模数转换，得到数字信号并发送给处理器。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述预处理单元，具体用于对接收的模拟信号进行一阶阻容滤波，并将滤波后的模拟信号与直流信号进行差分运算，对差分运算后的模拟信号进行放大。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述AD转换单元与处理器之间设置串行外设接口SPI总线和高速磁耦隔离芯片；所述SPI总线的两端分别与AD转换单元和处理器相连接；

所述高速磁耦隔离芯片将SPI总线断开为第一段SPI总线和第二段SPI总线，实现AD转换单元与处理器在物理上无连接；

所述AD转换单元依次通过第一段SPI总线、高速磁耦隔离芯片和第二段SPI总线向给处理器中的滤波单元发送数字信号。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的设备，其特征在于，所述配置单元对处理器配置的参数包括：运营商的拨号网络号码；接入点；运营商分配的用户名、密码；设备的ID号，该设备的唯一标识；服务端的IP地址和端口号；数据的上报周期；告警时继电器输出的闭锁时间；告警是否使能；模拟信号对应的物理量的范围；每个可扩展接口的告警门限值；每个可扩展接口的模拟信号的类型；当前日期和时间。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的设备，其特征在于，所述连接单元，还用于在IP地址过期或通信链路异常时，按照预设连接周期，以指数退避算法发起传输控制协议TCP连接。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述连接单元，还用于在IP地址过期或通信链路异常时，按照预设连接周期，以指数退避算法发起传输控制协议TCP连接。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述连接单元，还用于在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述连接单元，还用于在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述连接单元，还用于在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

11.根据权利要求1-4任意一项所述的设备，其特征在于，所述可扩展接口包括一个以上固定接口，或者一个以上固定接口和一个以上扩展接口；

所述固定接口，与至少一种传感器相连接，用于接收所述传感器传输的模拟信号；

所述扩展接口，与至少一种传感器相连接，通过扁平线缆接入信号转换单元，用于接收传感器传输的模拟信号，所述扩展接口的数量可根据需要进行设置或调整。

12.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述可扩展接口包括一个以上固定接口，或者一个以上固定接口和一个以上扩展接口；

所述固定接口，与至少一种传感器相连接，用于接收所述传感器传输的模拟信号；

所述扩展接口，与至少一种传感器相连接，通过扁平线缆接入信号转换单元，用于接收传感器传输的模拟信号，所述扩展接口的数量可根据需要进行设置或调整。

13.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述可扩展接口包括一个以上固定接口，或者一个以上固定接口和一个以上扩展接口；

所述固定接口，与至少一种传感器相连接，用于接收所述传感器传输的模拟信号；

所述扩展接口，与至少一种传感器相连接，通过扁平线缆接入信号转换单元，用于接收传感器传输的模拟信号，所述扩展接口的数量可根据需要进行设置或调整。

14.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述可扩展接口包括一个以上固定接口，或者一个以上固定接口和一个以上扩展接口；

所述固定接口，与至少一种传感器相连接，用于接收所述传感器传输的模拟信号；

所述扩展接口，与至少一种传感器相连接，通过扁平线缆接入信号转换单元，用于接收传感器传输的模拟信号，所述扩展接口的数量可根据需要进行设置或调整。

15.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述可扩展接口包括一个以上固定接口，或者一个以上固定接口和一个以上扩展接口；

所述固定接口，与至少一种传感器相连接，用于接收所述传感器传输的模拟信号；

所述扩展接口，与至少一种传感器相连接，通过扁平线缆接入信号转换单元，用于接收传感器传输的模拟信号，所述扩展接口的数量可根据需要进行设置或调整。

16.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述可扩展接口包括一个以上固定接口，或者一个以上固定接口和一个以上扩展接口；

所述固定接口，与至少一种传感器相连接，用于接收所述传感器传输的模拟信号；

所述扩展接口，与至少一种传感器相连接，通过扁平线缆接入信号转换单元，用于接收传感器传输的模拟信号，所述扩展接口的数量可根据需要进行设置或调整。

17.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述可扩展接口包括一个以上固定接口，或者一个以上固定接口和一个以上扩展接口；

所述固定接口，与至少一种传感器相连接，用于接收所述传感器传输的模拟信号；

所述扩展接口，与至少一种传感器相连接，通过扁平线缆接入信号转换单元，用于接收传感器传输的模拟信号，所述扩展接口的数量可根据需要进行设置或调整。

18.一种基于权利要求1至17任意一项所述无线采集传输设备的无线采集传输方法，其特征在于，所述无线采集传输设备包括信号处理装置、处理器和GPRS无线传输装置；所述方法包括：

响应于接收到参数配置请求和校准请求，处理器进入参数配置状态：在参数配置状态下暂停执行其他任务；

处理器接收配置信息，对配置信息通过循环冗余校验码CRC校验生成校验码，将配置信息和校验码存储为配置参数，调用配置参数进行参数配置，在参数配置时，基于校验码通过CRC校验配置信息的准确性，判断是否通过校验，如果通过检验，采用所述配置参数进行参数配置；分别根据参考信号以及各可扩展接口接收所述参考信号获得的接收信号，获取各可扩展接口的校正系数，并分别根据各可扩展接口的校正系数对各可扩展接口进行校准；

当参数配置和校准完成，或到达预设时间时，处理器进入工作状态：以点对点协议连接无线网络，获取IP地址；基于所述IP地址，采用指数退避算法与外部主机建立TCP连接；

处理器按照预设时间间隔，控制通过可扩展接口接收至少一种传感器采集的模拟信号；

信号处理装置通过所述可扩展接口接收外接的一种以上传感器采集的模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号；其中，每个可扩展接口分别支持一种以上传感器；处理器将数字信号存入缓存单元，并对缓存单元中的数字信号经过数字滤波后通过GPRS无线传输装置发送给远程主机；

当滤波后的数字信号超过预设的对应扩展接口的告警门限值时，处理器向外部继电器发送开关量信息。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述信号处理装置将模拟信号转换为数字信号包括：

信号处理装置中的预处理单元将可扩展接口传送的模拟信号进行滤波放大并传送到AD转换单元；

AD转换单元将滤波放大后的模拟信号进行模数转换，得到对应模拟信号的数字信号。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，将可扩展接口传送的模拟信号进行滤波放大包括：

将接收的模拟信号进行一阶阻容滤波，滤波后与直流信号进行差分运算，对得到差分运算后的模拟信号进行放大。

21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述AD转换单元将得到的数字信号发送到处理器包括：

通过高速磁耦隔离芯片将SPI总线断开为第一段SPI总线和第二段SPI总线，高速磁耦隔离芯片连接第一段SPI总线和第二段SPI总线；

所述AD转换单元依次通过第一段SPI总线、高速磁耦隔离芯片和第二段SPI总线向给处理器发送数字信号。

22.根据权利要求18-21任意一项所述的方法，其特征在于，配置单元配置的参数包括：运营商的拨号网络号码；接入点；运营商分配的用户名、密码；设备的ID号，该设备的唯一标识；服务端的IP地址和端口号；数据的上报周期；告警时继电器输出的闭锁时间；告警是否使能；模拟信号对应的物理量的范围；每个可扩展接口的告警门限值；每个可扩展接口的模拟信号的类型；当前日期和时间。

23.根据权利要求18-21任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：在IP地址过期或通信链路异常时，按照预设连接周期，以指数退避算法发起传输控制协议TCP连接。

24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括：在IP地址过期或通信链路异常时，按照预设连接周期，以指数退避算法发起传输控制协议TCP连接。

25.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括：在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。

27.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括：在超过设定时间无法成功建立TCP连接时，判断物理通道是否正常，若物理通道正常，则继续发起TCP连接；否则，断开GPRS无线传输装置的电源，重新启动GPRS无线传输装置，重新建立TCP连接。