CN203191759U

CN203191759U - 数字通用数据采集器

Info

Publication number: CN203191759U
Application number: CN2013202341514U
Authority: CN
Inventors: 滕云田; 王晓美; 王晨; 马洁美; 王喜珍; 胡星星; 尹晶飞
Original assignee: INSTITUTE OF GEOPHOSICS OF CHINA EARTHQUAKE ADMINISTRATION
Current assignee: INSTITUTE OF GEOPHOSICS OF CHINA EARTHQUAKE ADMINISTRATION
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2023-05-03

Abstract

本实用新型公开了一种数字通用数据采集器，包括机壳和固定在机壳内的数据采集板，机壳包括机盒和连接在机盒上的机盖，机盒上分布有插座和指示灯，数据采集板固定在机盒内的硅胶垫上，数据采集板包括信号连接的主板控制器、时间服务模块、网络通讯模块、数据存储模块、电源模块和数字信号通信管理模块。整个结构密封性好、抗压强度高，使用过程中功耗低，可靠性好，可实现远程数据传输和高精度时间控制，特别适合在野外对地球物理信息采集进行流动观测使用。

Description

数字通用数据采集器

技术领域

本实用新型涉及一种数据采集装置，特别涉及一种适于野外流动观测和固定台网使用的用于地球物理场信息采集的数字通用数据采集器。

背景技术

随着应用需求和半导体工艺水平的提高，微处理器的性能不断提升，其发展趋势也向小型化、多功能、通用化、低功耗等方向发展。随着微型计算机技术的飞速发展和普及，依托微型计算机发展的各种数据采集器的监测和采集性能也在不断提高，并在生活和工作的各个领域得到广泛使用。

在具体地球物理场信息采集过程中，由于传感器从外界拾取的有用地球物理场信息非常微弱，所以，要求数据采集单元信号输出到记录器的传输线路较短，但为了减小有用信号衰减损失和外界干扰的串入，数据采集单元一般放置于较远距离的电器室内，并在传感器与数据采集器之间增加模拟信号处理单元，这样，输出的信号经模拟信号处理和模数转换后形成数字量，向外界进行传输，长距离传输对于数字量的干扰大大降低，保证了信号的抗干扰性能。

如何构建一个适用范围广，具有多接口数据通信功能的数字通用数据采集器，就成为本实用新型所要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有情况，本实用新型旨在提供一种适于野外流动观测，可靠性好、稳定性高，并具有远程通讯传输功能的数字通用数据采集器。

本实用新型是通过以下技术来实现的：

本实用新型所述的数字通用数据采集器，包括密封的机壳和固定在机壳内的数据采集板。

机壳包括机盒和连接在机盒上的机盖，机盒上分布有插座和指示灯，插座和指示灯通过排线与数据采集板连接；机盖下方的边沿内侧还设有凹槽，凹槽内放置有硅胶密封圈。

针对野外观测的特殊性，本实用新型对机壳的设计和各种插头插座都提出了密封、防潮、雨淋、抗振工艺设计，并要求仪器的观测环境短时间沁水，不影响仪器的正常工作。故，仪器的机壳材质通常采用LY12硬铝，机盒与机盖用六角螺丝固定，机盖下方的边沿内侧设有凹槽，凹槽内设置硅胶密封圈，从而获得全封闭机壳，密封性能好、抗压性能强。其中，为便于使用，各种信号插座、电源插座等置于机盒的同一侧，各种指示灯置于机盒相对的另一侧。当然，为使整机的外壳具有良好的环境适应性能，各种插头、插座均可采用航空接插件。

数据采集板固定在机盒内的硅胶垫上，数据采集板包括信号连接的主板控制器、时间服务模块、网络通讯模块、数据存储模块、电源模块和数字信号通信管理模块，其中，主板控制器用于协调控制各个模块和单元工作；时间服务模块采用GPS接收/授时模块，为主板控制器提供时间控制；网络通讯模块通过网络转换芯片及外设电路完成外界与主板控制器之间的网络通信；电源模块为系统各模块及单元提供电力保障和控制；数字信号通信管理模块对接收到的外界传感器数字信号进行通信格式转换，并主动或被动发送到主板控制器中。

主板控制器为ARM6410型微处理器。ARM6410型微处理器具有强大的处理能力和极低的功耗。其内部集成了丰富的外设资源，集成了DDR内存、flash、USB HUB、百兆网口、TTL转LVDS、声卡等芯片，不但具有丰富的通信接口，而且支持TTL接口屏和LVDS接口屏，方便客户构建通讯控制设备和终端显示设备，适用于要求外设资源丰富、功耗低、工作严格稳定的工业控制等方面。而为保证低功耗数据采集，以及高可靠性和长期稳定性，ARM6410型微处理器选用了Linux作为软件操作系统。

网络通讯模块为基于TCP/IP协议，并支持WEB和指令控制的网络通信接口，其具有数据传输和控制功能，并具有远程访问和监控能力，实现了数据中心的统一管理，数据资源的共享和交换，从而提高了地球物理观测信息的准确性和及时性。

随着技术的进步，数据存储模块通常为CF卡。CF卡自身不带驱动器，也没有其它的移动部件，因此极少出现机械故障，存储的数据更安全，使用寿命更长，耗电量小，容量大、速度快、价格便宜，目前已成为应用最广泛的存储卡。

为保证数据采集器长期稳定的工作，采用纹波峰峰值小且具有良好电磁兼容性的隔离稳压正负双路DC-DC电源模块。为进一步提高电源模块的性能，在电源模块中还附加了一些电路：(1)保护电路。防止负载本身的过压、过流或短路；(2)软启动控制电路。保证电源稳定、可靠且有序地工作，防止启动时电压电流过冲；(3)浪涌吸收电路。防止因浪涌电压电流而引起输出纹波峰-峰值过高及高频辐射和高次谐波的产生。

为提高适用性，数字信号通信管理模块包括了RS232、RS422和RS485数据通信接口，这样可以方便不同的传感器接入到采集器中。

本实用新型所述的数字通用数据采集器的有益效果为：

1、机壳为密封结构设计，机盖上内置硅胶密封圈，使机壳整体具有全封闭性，密封性能好、抗压强度高，适合野外流动观测使用；

2、主板控制器采用ARM6410型微处理器，板载资源丰富，操作简单方便，功耗低，可靠性高；

3、相互协调配合的时间服务模块、网络通讯模块、数据存储模块、电源模块和数字信号通信管理模块，保证了时间的高精度控制和远程数据的有效传输，存储容量大，长期稳定性高，多接口数据通信适用性好，使用灵活；

4、结构简单、操控方便，具有较高的性价比。

附图说明

图1为本实用新型所述数字通用数据采集器的整机结构示意图；

图2为图1中数据采集板的结构功能框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：

如图1所示，本实用新型所述的数字通用数据采集器，包括密封的机壳和固定在机壳内的数据采集板1。机壳包括机盒3和连接在机盒3上的机盖2，机盖2用M8的六角螺丝6固定在机盒3上。为保证机壳的密封性和抗压性，机壳采用LY12硬铝材料制成，壁厚8mm，在机盖2下方的边沿内侧设有宽4mm、深3mm的凹槽，凹槽中放置硅胶密封圈5。机盖2与机盒3连接时，硅胶密封圈5由上方密封在机盒3顶部，保证了连接的紧密型。机盒3上分布有各种信号或电源插座7以及指示灯8，插座7和指示灯8通过排线与数据采集板1连接。各种插座7采用航空接插件，与机壳连接处用胶垫挤压密封。指示灯8通过密封胶固定在机盒3一侧，各种插座7位于对应的机盒3另一侧。数据采集板1用四个硅胶垫4固定在机盒3内。

如图2所示，数据采集板包括信号连接的主板控制器9、时间服务模块10、网络通讯模块11、数据存储模块12、电源模块13和数字信号通信管理模块14。

主板控制器9采用ARM6410型微处理器，板载资源丰富，以Linux操作系统为基础，负责协调控制数据采集、计算存储、时间服务和外界通信等功能。

时间服务模块10采用GPS接收/授时模块，GPS接收器正常工作时，产生高精度秒脉冲PPS信号以及几kHz方波，并在秒脉冲信号前沿来临前串行发送报文信息，主板控制器9根据GPS报文信息实时判断GPS即将发出的秒脉冲信号是否有效，通过控制端口切换时钟信息产生通道。

网络通讯模块11为基于TCP/IP协议，并支持WEB和指令控制的网络通信接口，其通过网络转换芯片及外设电路完成外界与主板控制器9之间的网络通信。

数据存储模块12采用4GB容量的CF卡，读写操作安全、可靠。而电源模块13则选用纹波峰-峰值小且具有良好电磁兼容性的WRA_YMD-3W系列DC-DC模块电源，DC-DC模块电源中还设计有保护电路、软启动控制电路和浪涌吸收电路，从而保证了数据采集板的运行稳定。

数字信号通信管理模块14负责将接收到的外界传感器数字信号15进行通信格式转换，并主动或被动发送到主板控制器9中。为适应不同数据的传送需要，数字信号通信管理模块14上设有包括RS232、RS422和RS485的数据通信接口。

具体工作时，数字通用数据采集器通过12V直流稳压电源或蓄电池16为电源模块13提供电力，并经电压转换后为数据采集板上的其它模块进行供电。初始上电，主板控制器9自动运行自身程序，完成系统启动检测。时间服务模块10的GPS接收器开始搜索定位卫星，只要同时接收到3颗以上卫星信号，并经复杂运算后便能获得正确的时间服务，同时，主板控制器9启动，不断地对外设信息进行检索，并经过一段时间运行后，利用GPS校准系统的时间。当外设传感器数字信号15通过插座接入到数字信号通信管理模块14时，经过数据通信格式的转换，信息会主动或被动发送到主板控制器9中，主板控制器9经格式转换、计算、滤波等处理后，将信息存储到数据存储模块12中。之后，远程用户通过网络通信模块11上的接口接入到数据采集器中，即可查看仪器的运行状态、功能设置和数据收集等信息，并实现远程访问和监控，完成数据中心的统一管理，数据资源共享和交换，至此，一个工作流程完成。

Claims

1.数字通用数据采集器，其特征在于，包括密封的机壳和固定在机壳内的数据采集板，所述机壳包括机盒和连接在机盒上的机盖，机盒上分布有插座和指示灯，插座和指示灯通过排线与数据采集板连接；所述数据采集板固定在机盒内的硅胶垫上，数据采集板包括信号连接的主板控制器、时间服务模块、网络通讯模块、数据存储模块、电源模块和数字信号通信管理模块；

所述主板控制器，用于协调控制各个模块和单元工作；

所述时间服务模块采用GPS接收/授时模块，为主板控制器提供时间控制；

所述网络通讯模块，通过网络转换芯片及外设电路完成外界与主板控制器之间的网络通信；

所述数据存储模块为CF卡；

所述电源模块，为系统各模块及单元提供电力保障和控制；

所述数字信号通信管理模块，对接收到的外界传感器数字信号进行通信格式转换，并主动或被动发送到主板控制器中。

2.根据权利要求1所述的数字通用数据采集器，其特征在于，所述机盖下方的边沿内侧还设有凹槽，凹槽内放置有硅胶密封圈。

3.根据权利要求1所述的数字通用数据采集器，其特征在于，所述主板控制器为ARM6410型微处理器。

4.根据权利要求1所述的数字通用数据采集器，其特征在于，所述网络通讯模块为基于TCP/IP协议，并支持WEB和指令控制的网络通信接口。

5.根据权利要求1所述的数字通用数据采集器，其特征在于，所述数字信号通信管理模块包括RS232、RS422和RS485数据通信接口。

6.根据权利要求1所述的数字通用数据采集器，其特征在于，所述电源模块为隔离稳压正负双路DC-DC模块电源，所述DC-DC模块电源中还包括保护电路、软启动控制电路和浪涌吸收电路。