CN107070974A - 森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统，涉及生态站测量与监测技术领域。系统包括主控装置，所述主控装置通过RS485总线与多个数据采集从装置连接，所述数据采集从装置分别和不同的现场检测设备连接。所述主控装置将多个所述从装置采集的数据汇集，并通过GPRS统一传输至接入网络的远端服务器。本发明提供的系统兼容性强，支持不同种类、不同型号的现场检测设备接入。基于485总线的良好扩展性，接入设备的数量可根据实际需求增减，灵活配置，方便生态站监测指标的动态调整。通过本发明可以解决生态站各种设备采集的数据异构分散和远程传输问题。

Description

森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统
技术领域
本发明涉及生态站测量与监测技术领域，特别涉及一种用于森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统。
背景技术
目前，生态环境问题日益恶化，严重威胁到人们的身体健康。为正确认识、保护和管理生态环境，必须对生态环境进行监控和检测,及时、准确了解生态环境的质量状况和变化原因。因此生态监测正在成为环境科学和生态科学研究的热点，各种各样的生态监测站点都在陆续投入建设。一般情况下，生态站监测的生态指标多样，包括气象指标，土壤指标和空气质量指标等等，各种指标的检测设备迥异，由不同的公司生产，有国产也有进口，各种设备检测数据的获取方式也不相同，只有通过对应的通讯协议才能获取。因此，一个生态站点一般有多个数据采集终端，工作人员要面向多个终端进行数据采集操作，过程复杂繁琐，导致的后果不仅体现在操作容易出错，更重要的是所采集的数据异构分散，给后续的数据统一管理和分析处理造成困难。一种将不同检测设备的测量数据自动汇集的方法将极大提高环境监测领域的工作效率。另外，生态站传统的数据获取方式是由工作人员定期到站点进行现场采集，这种方式消耗人力、物力和时间，而且采集的数据不具有实时性，因此生态站点采集数据的实时无线回传也至关重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统。它能解决生态站多检测设备的数据获取方式多样但采集设备兼容性差，以及获取的数据异构分散所带来的数据管理困难，给生态环境监测及科研人员提供便利。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统：包括主控装置，所述主控装置通过RS485总线与多个数据采集从装置连接，所述数据采集从装置分别和不同的现场检测设备连接。
上述技术方案中，更为具体的方案还可以是：所述主控装置包括控制芯片，所述控制芯片分别与GPRS数据无线传输模块，MAX485模块和LED指示灯连接。所述MAX485模块通过RS485总线采用菊花链的连接方式与多个采样从装置连接。所述主控装置用于定时轮询多个所述采样从装置，控制所述采样从装置采集所述现场检测设备的测量数据，并汇集数据，将数据无线上传至远端网络服务器。
进一步：所述数据采集从装置包括控制芯片，所述控制芯片分别与RS232模块、MAX485模块、Flash存储器、日历时钟模块、LED指示灯和模数转换模块连接。所述RS232模块和所述现场检测设备连接。所述MAX485模块通过RS485总线和所述主控装置连接。所述数据采集从装置通过RS485总线监听所述主控装置的命令，收到命令后开始采集所述现场检测设备的测量数据，并将采集的数据通过RS485总线向所述主控装置汇集。
更进一步：所述主控装置和所述数据采集从装置的控制芯片为MSP430F149微控制器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过主控装置将采集数据汇集，按规定格式集中处理，并通过GPRS统一传输至接入网络的远端服务器，以供生态站设备运行状态监控和科学研究。极大节省了相关从业者的人力、物力和时间，降低了数据出错的概率，提高了数据的可管理性，为后续的数据处理、实时展示提供方便；系统通过数据采集从装置与生态站检测设备相连，支持不同种类不同型号的检测设备接入。基于485总线的良好扩展性，接入监测设备的数量可根据实际需求进行增减，灵活配置，方便生态站监测指标的动态调整。系统兼容性强，可接入的设备包括采用RS232通讯方式的大型检测设备和以模拟或数字信号输出的小型传感器。对于不同厂商生产的大型检测设备，只需在数据采集从装置中更改相应通讯协议便可接入，对于小型传感器，数据采集从装置可通过模拟或数字信号采集通道直接采集数据。相比于每个检测设备的数据独立无线传输方式，本发明提供的系统解决了各种设备采集的数据异构分散问题。同时，使用一张SIM卡无线传输所有数据，节省了生态站运行过程中用于数据传输的费用。
附图说明
图1为本发明所提供的系统方框示意图；
图2为本发明所提供的主控装置结构示意图
图3为本发明所提供的数据采集从装置结构示意图
图4为本发明所提供的主控装置工作流程框图；
图5为本发明所提供的数据采集从装置工作流程框图；
图6为本发明所提供的系统应用场景图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
本发明所提供的森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统的一种具体实施方式如图1所示，该系统包括一个主控装置101，主控装置101通过RS485总线与多个数据采集从装置102连接，数据采集从装置102分别和不同的现场检测设备103连接；主控装置101(图2)包括控制芯片201，控制芯片201分别与GPRS数据无线传输模块202，MAX485模块203和LED指示灯204连接。MAX485模块203通过RS485总线采用菊花链的连接方式与多个采样从装置102连接。主控装置101用于定时轮询多个采样从装置102，控制采样从装置102采集现场检测设备103的测量数据，并汇集数据，统一将数据无线上传至远端网络服务器；数据采集从装置(图3)包括控制芯片301，控制芯片301分别与RS232模块302、MAX485模块303、Flash存储器304、日历时钟模块305、LED指示灯306和模数转换模块307连接。RS232模块302和现场检测设备103连接。MAX485模块通过RS485总线和主控装置101连接。数据采集从装置102通过RS485总线监听主控装置101的命令，收到命令后采集现场检测设备103的测量数据，并将采集的数据通过RS485总线向主控装置101汇集；其中主控装置101和数据采集从装置102的控制芯片均为MSP430F149微控制器。
在一具体的应用实施例中，主控装置101通过总线轮询数据采集从装置，不仅起到汇集和传输数据的作用，还能监控数据采集从装置工作状态。当发送命令给从装置且在设定时间内没有收到从装置响应，则判定从装置故障。数据采集从装置102和现场检测设备连接，不仅起到数据采集的作用，还可以监控现场采样设备的工作状态。当从装置和现场检测设备通讯异常时，则判定现场检测设备故障。从装置故障和现场检测设备故障都会形成相应数据和采集到的生态指标数据一起传送给远端服务器,工作人员可通过状态指示迅速辨别设备故障，减少数据丢失。
在一具体的应用实施例中，图4给出了本实施中主控装置101的工作过程：控制芯片MSP430F149单片机关闭看门狗，初始化COM口、I/O模块和时钟，并设置计时器用于计时数据采集间隔。生态站现场检测设备(包括美国Thermo Scientific设备和国产蓝盾设备等)每隔1小时采样一次，因此主控装置每隔40分钟轮询从装置即可保证数据不丢失。当数据采集计时器溢出时，计数器清零，主控装置开始轮询采样从装置，发送命令请求从装置采集数据并上传数据。同时设置等待计时器，判断在设定时间内是否收到从装置的数据应答，若没有，则重复发送请求命令，如果发送命令超过3次还未收到从装置应答，则判定数据采集从装置故障，生成从装置故障的工作状态数据。若收到数据应答，则接收数据。随后更改从装置地址，判断所有从装置是否都已被轮询，若没有则根据地址轮询下一个从装置；若所有从装置都已被轮询，则将采集的数据通过GPRS向接入网络的远端服务器发送。最后等待下一次数据采集的计数器溢出。
在一具体的应用实施例中，图5给出了本实施例中数据采集从装置102的工作过程：控制芯片MSP430F149单片机关闭看门狗，初始化COM口、I/O模块和时钟。通过监听485总线判断是否收到主控装置发来的命令，若收到，则向接入的现场检测设备发送指令请求数据，同时设置等待计时器，判断在设定时间内是否收到现场检测设备的数据应答，若没有，则重复发送指令，如果发送指令超过3次还未收到数据应答，则判定现场检测设备故障，生成设备故障的工作状态数据。若收到数据应答，则接收数据。最后将采集数据或工作状态数据通过485总线向主控装置发送。
参见图6，为本发明实施例森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统的一个应用场景图。主控装置601通过RS485总线采用菊花链方式与多个数据采集从装置连接，数据采集从装置与生态站各种现场检测设备相连，主控装置轮询所有从装置获取数据后将数据汇集在一起，通过无线传输模块发送到GPRS网络，经Internet传送到数据中心的服务器612，数据经处理后便可通过终端613实时显示生态监测指标信息。生态站工作人员可通过web方式访问存储在服务器上的数据，同时监控生态站现场采样设备工作状态。
本发明所提供的森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统的特点是：通过主控装置将采集数据汇集，按规定格式进行数据转换，并通过GPRS统一传输至接入网络的远端服务器，节省了从业者的人力、物力和时间，解决了生态站多种设备采集数据的异构分散问题，提高了数据的可管理性。系统通过数据采集从装置与生态站检测设备相连，支持不同种类不同型号的检测设备接入。基于485总线的良好扩展性，接入检测设备的数量可根据实际需求进行增减，灵活配置，方便生态站监测指标的动态调整。系统兼容性强，可接入的设备包括采用RS232通讯方式的大型检测设备和以模拟或数字信号输出的小型传感器。系统将测量的数据实时发送给远端服务器，也可起到监测现场采样设备和传感器工作作态的作用。

Claims (4)

1.一种森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统，其特征在于：包括主控装置101，所述主控装置101通过RS485总线与多个数据采集从装置102连接，所述数据采集从装置102分别和不同的现场检测设备103连接。
2.根据权利要求1所述的森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统，其特征在于，所述主控装置101包括控制芯片201，所述控制芯片201分别与GPRS数据无线传输模块202，MAX485模块203和LED指示灯204连接。所述MAX485模块203通过RS485总线采用菊花链的连接方式与多个采样从装置102连接。所述主控装置101用于定时轮询多个所述采样从装置102，控制所述采样从装置102采集所述现场检测设备103的测量数据，并汇集数据，将数据无线上传至远端网络服务器。
3.根据权利要求1所述的森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统，其特征在于，所述数据采集从装置包括控制芯片301，所述控制芯片301分别与RS232模块302、MAX485模块303、Flash存储器304、日历时钟模块305、LED指示灯306和模数转换模块307连接。所述RS232模块302和所述现场检测设备103连接。所述MAX485模块通过RS485总线和所述主控装置101连接。所述数据采集从装置102通过RS485总线监听所述主控装置101的命令，收到命令后采集所述现场检测设备103的测量数据，并将采集的数据通过RS485总线向所述主控装置101汇集。
4.根据权利要求2至3所述的森林生态站多检测设备的数据汇集与无线传输系统，其特征在于，所述主控装置101和所述数据采集从装置102的控制芯片为MSP430F149微控制器。
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