CN201527569U - 远程数据采集监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于工业现场远程数据采集监控装置，它由一组或多组电源、太阳能板、通讯模块、信号处理与存储电路、电源与充电控制模块、输出模块、输入模块、CDMA/GPRS模块，接收天线，LED指示灯和一组CDMA/GPRS Modem、接口线，以太网口和上位机组成。该远程监控装置具有环保节能，设计新颖，工作可靠等特点，利用该装置可以将各项监测数据以网络或短信方式传回调度中心，同时调度中心可以用通过网络或短信将各种指令发回阀室，前台监测设备可根据指令实现相关动作，实现远程监控。该装置实现了无人值守，克服了人工巡查的不及时性，提高了效率，增加了工业现场的安全性，宜于广泛采用。

Description

远程数据采集监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种远程数据采集监控装置，适用于工业现场领域。

背景技术

在工业生产尤其是管道运输方面，生产和传输的安全和稳定是非常重要的。而确保达到这一要求，首先是需要对现场的诸如压力、压降、温度等多项综合参数作为控制的依据。目前，这些数据是采用人工巡查的方式来实现监测的。由于工业现场尤其是管道的铺设距离长而且多位于一些道路崎岖的地方，人工巡查方式极其费时费力且相关数据不能及时传回调度室，降低了生产和传输的安全，也难以保证生产和传输的稳定。

发明内容

本实用新型的目的在于提高数据传输的时效性，克服人工巡查的诸多弊端，保证生产和传输的安全和稳定。

本实用新型的技术方案是：远程数据采集监控装置，包括两个部分：上位系统，即数据接收服务器，包括一组CDMA/GPRS Modem、接口线、以太网口和上位机，其特征在于：还包括下位系统，即远程监控仪，各部分之间的关系为：上位系统中CDMA/GPRS Modem通过接口线连接上位机，上位机通过固定在其上的以太网口接入以太网，下位系统通过其CDMA/GPRS模块发送消息至上位系统。

如上所述的远程数据采集监控装置，其特征在于：远程监控仪包括一组或多组电源、太阳能板、CDMA/GPRS模块、接收天线、LED指示灯，通讯模块、信号处理与存储电路、电源与充电控制模块、输出模块、输入模块，其连接关系是；一组或多组电源、太阳能板分别与电源与充电控制模块连接，接收天线固定在CDMA/GPRS模块上，CDMA/GPRS模块、通讯模块分别与信号处理与存储电路双向连接，LED指示灯固定在远程监控仪上，信号处理与存储电路连接输出模块，输入模块连接电源与充电控制模块和信号处理与存储电路。

本实用新型环保节能，设计新颖，工作可靠，利用该系统可以将管道的各项监测数据以无线传输方式发送到调度控制中心，提高数据传输的时效性，克服人工巡查的诸多弊端，保证管道传输的安全和稳定，宜于广泛采用。

附图说明

图1为本实用新型上位系统结构示意图。

图2为本实用新型远程数据采集监控装置的硬件结构框图。

图3为图2中信号处理与存储电路原理框图。

图4-1为图2中电源及充电控制电路中充电控制部分原理框图。

图4-2为图2中电源及充电控制电路中降压电路原理框图。

图4-3为图2中电源及充电控制电路中升压电路原理框图。

图5-1为图2中模拟信号采集电路原理框图。

图5-2为图2中无源数字信号采集电路原理框图。

图5-3为图2中有源数字信号采集电路原理框图。

图6为图2中输出模块原理框图。

图7为图2中通讯模块原理框图。

图8是软件流程框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，为构成整个装置的结构示意图。其中图1为装置的上位系统，由一组CDMA/GPRS Modem、接口线、以太网口和上位机组成。图2为下位系统，由一组或多组电源、太阳能板、通讯模块、信号处理与存储电路、电源与充电控制模块、输出模块、输入模块、CDMA/GPRS模块、接收天线、LED指示灯组成。整个装置是这样运行的：远程数据采集监控装置的下位系统的通讯模块通过导线与现场监控设备连接，将现场的工业现场采集的实时数据以及处理产生的数据、事件、报警等重要信息打包，然后利用CDMA/GPRS通信网络，通过CDMA/GPRS模块以网络或者短消息的形式发送至调度控制中心的上位机，调度控制中心也可以通过上位机对现场进行控制或者主动获取一些参数。其中现场的电源采用12V蓄电池，同时配有太阳能板，可以根据要求给电池充电，保证了系统能长期稳定的工作。上位机可以进行工业现场的电子单元的历史数据存档，可以存入OAsys历史服务器以备日后分析查询。在调度控制中心OAsys数据库中组态报警限，及时提醒值班调度员。远程数据采集监控仪的输入模块和输出模块也可以与现场其它设备相连，监控现场的开关量和控制数字输出，实现了远程控制现场的目的。

远程数据采集监控装置的原理是这样的：上位系统安装有一套监控软件，通过监控软件接收解析数据，并处理数据，将数据分类，数据异常报警和保存数据。上位系统可以通过网络或短信方式接收数据，并通过网络或短信发送数据。

下位系统即远程监控仪通过通讯模块与现场监控设备通讯读取数据，同时通过输入模块读取现场的模拟信号或数字信号，并按modbus协议将数据发送到上位系统。远程监控仪可以根据数字输入信号的不同，智能控制输出模块数字输出，远程监控仪也可以通过CDMA/GPRS模块接收上位系统的指令，主动读取现场监控设备的数据，输出模块和输入模块状态。上位指令的系统也可以控制输出模块数字输出。

如图3所示，所述的信号处理与存储电路是本实用新型的核心器件，将通讯模块读取的数据，输入模块采集的信号经过计算后按照modbus协议编写成数据包通过CDMA/GPRS模块上报到上位系统，并可以接收CDMA/GPRS模块收到的上位系统的指令作出反应，读取数据或者控制输出。同时信号处理与存储电路对电源与充电控制模块输入的电压数据作出判断，当满足条件时充电，不满足时停止充电。所述的信号处理与存储电路由下述电路构成，MSP430F149，地址译码和FM32256存储模块，如图3，MSP430F149通过地址译码电路将不同数据读和写到存储模块的不同存储区，MSP430F149由两个晶振32.768k和4M构成的电路提供时钟源。

电源与充电控制模块，由充电控制电路，降压电路和升压电路三部分组成，如图4，充电控制电路由下述电路构成，过压保护，滤波，电子开关，反充电电路，1∶17分压电路组成，工作原理如下：太阳能电压经过过压保护和滤波后经1∶17分压输入到MCU，蓄电池电压也输入到MCU，MCU判断两者电压是否满足一定条件，如果满足则控制电子开关打开，太阳能对蓄电池充电，否则控制电子开关关闭，停止充电，其中反充电电路防止反向充电。

电源与充电控制模块的降压电路由下述电路构成，电子开关，DC降压和滤波电路构成。工作原理如下：12v蓄电池通过电子开关输出到DC降压电路，再经滤波电路滤波后输出3.5V，MCU控制电子开关的通与断，决定是否降压转换输出3.5V。

电源与充电控制模块的升压电路由下述电路构成，电子开关，DC升压和滤波电路构成。工作原理如下：12v蓄电池通过电子开关输出到DC升压电路，再经滤波电路滤波后输出24V，MCU控制电子开关的通与断，决定是否升压转换。

所述的输入模块，包括模拟输入和数字输入电路，如图5。模拟输入电路是指如下电路构成的，4～20mA的标准信号输入到模拟输入或者模拟输入，经过电流-电压变换电路变换为0.2～1V的电压，再由24位A/D转换成数据输入到MCU，选择哪一路模拟通道由MCU通道选择信号控制24位A/D转换完成。

所述的输入模块，还包括数字量输入，如图5。数字输入分无源数字输入和有源数字输入，其中无源数字输入需电路供电，信号经过电压保护电路输出到LED指示，同时经过滤波电路输入到MCU。有源数字输入信号直接经过电压保护电路输出到LED指示，同时经过滤波电路输入到MCU。

所述的输出模块由下述电路构成，如图6所示，光耦、电压选择电路以及MCU数字输出来实现。工作原理如下：MCU控制是否输出数字量，电压选择电路选择输出电压，MCU根据程序判断决定是否输出数字量，如果输出，则由电压选择电路选择一路电压经光耦输出。

如图7所示通讯模块由以下电路构成，MAX232、MAX3078和过压保护电路。现场监控设备与MCU通讯采用RS232/RS485通信，其信号传递为MCU的信号通过过压保护电路，经MAX232模块或MAX3078模块传输到现场监控设备，现场监控设备响应后再由原路径将处理后的信号传送给MCU。选择MAX232模块还是MAX3078模块利用硬件跳线方式选择。

如图8所示，为远程数据监控采集装置的下位机软件流程图。根据硬件方案的需要与软件结合，才能实现相关功能。

软件程序包括信号处理和上电监测，上电监测的步骤是：上电或冷复位后，首先初始化时钟、端口、中断、电压监测ADC和实时时钟，第二步进行电压检测，如果＜10.8V，进入休眠，并定时检测电压是否恢复到12V同时维持时钟；如果≥10.8V或者由低于10.8V恢复到12V时，则进入上电过程，首先初始化硬件，加载系统配置并初始化变量然后进入主循环即信号处理过程。信号处理步骤是：第一步每5秒读取数据，包括现场设备数据，监控仪的输入信号和输出状态；第二步根据检查数据变化和是否有新的数据类型，有则上报最新的数据；第三步检查是否已到应上报的时间，到达则上报数据；第四步采样电压并检测电压，判断是否进入断电系列休眠保护，如果电压大于10.8V则不进入，继续向下执行第五步；第五步查收接收的指令，有则处理。信号处理程序按照以上过程循环执行。除非遇到电压低于10.8V时，才进入断电系列。

综上所述，本实用新型的特点是远程将现场设备的数据和现场其它数据发送到调控中心的上位系统，同时调度和控制现场，起到远程实时监控的作用，保证了工业现场的安全稳定运行。

Claims (2)

1.远程数据采集监控装置，包括两个部分：上位系统，即数据接收服务器，包括一组CDMA/GPRS Modem、接口线、以太网口和上位机，其特征在于：还包括下位系统，即远程监控仪，各部分之间的关系为：上位系统中CDMA/GPRS Modem通过接口线连接上位机，上位机通过固定在其上的以太网口接入以太网，下位系统通过其CDMA/GPRS模块发送消息至上位系统。

2.如权利要求1所述的远程数据采集监控装置，其特征在于：远程监控仪包括一组或多组电源、太阳能板、CDMA/GPRS模块、接收天线、LED指示灯，通讯模块、信号处理与存储电路、电源与充电控制模块、输出模块、输入模块，其连接关系是：一组或多组电源、太阳能板分别与电源与充电控制模块连接，接收天线固定在CDMA/GPRS模块上，CDMA/GPRS模块、通讯模块分别与信号处理与存储电路双向连接，LED指示灯固定在远程监控仪上，信号处理与存储电路连接输出模块，输入模块连接电源与充电控制模块和信号处理与存储电路。

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