CN205003511U - 一体化北斗工业测控终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业测控领域，具体而言，涉及一种一体化北斗工业测控终端。该一体化北斗工业测控终端包括：顺序电连接的数据采集模块、数据处理模块和北斗卫星通讯模块；所述数据采集模块，用于采集实时监测数据；所述数据处理模块，用于将所述实时监测数据进行处理，以生成待发送信号；北斗卫星通讯模块，用于将所述待发送信号进行编码，生成数据报文形式的待发送信号，并将数据报文形式的待发送信号通过卫星链路发送至指定的卫星终端。本实用新型利用北斗系统的短报文功能，不需要通过地面铺设线缆或者架设通讯基站的方式，为数据采集装置提供必要的数据传输网络方式，减少工业生产过程中人力和物力的投入，降低生产成本。

Description

一体化北斗工业测控终端

技术领域

本实用新型涉及工业测控领域，具体而言，涉及一种一体化北斗工业测控终端。

背景技术

随着工业技术的不断发展，工业生产过程的过程更加的精细化，对生产过程中进行实时监测也成为工业生产环节中举足轻重的一部分。实时监测的数据一般情况下需要进行远程传输。实时监测要求的多样化，数据采集装置的种类也各种各样各不相同，而这些数据采集装置从数据采集到数据传输的过程也都是各有差异的。现有的数据采集装置的数据传输一般都是通过地面铺设的线缆进行数据传输，或者是通过架设通讯基站使用移动网络进行传输。但是事实上，在实时监测中需要采集的装置越多，所使用的数据采集装置也就越多，数据采集装置所使用的数据传输手段不同，造成了在数据传输的过程中用到多种数据传输的手段。在通讯网络发展较为成熟的地区，这个问题还并不明显，而在难以架设基站或者通讯环境架设成本很高的偏远地区，对工业生产建设本身已经不易，而且在现有条件下要在恶劣环境中保障工业设备的正传运转并实现检测数据的远程传输，就需要通过地面铺设线缆或者架设通讯基站的方式，为数据采集装置提供必要的数据传输网络。这个过程需要投入大量的人力和物力，导致生产成本的增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一体化北斗工业测控终端，利用北斗系统的短报文功能，不需要通过地面铺设线缆或者架设通讯基站的方式，为数据采集装置提供必要的数据传输网络方式，减少工业生产过程中人力和物力的投入，降低生产成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一体化北斗工业测控终端，包括：

顺序电连接的数据采集模块、数据处理模块和北斗卫星通讯模块；

所述数据采集模块，用于采集实时监测数据；

所述数据处理模块，用于将所述实时监测数据进行处理，以生成待发送信号；

北斗卫星通讯模块，用于将所述待发送信号进行编码，生成数据报文形式的待发送信号，并将数据报文形式的待发送信号通过卫星链路发送至指定的卫星终端。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述卫星链路包括接收器、信号发送器，调制解调器；

还包括：远端服务器；

所述远端服务器和所述北斗卫星通讯模块通过北斗卫星传递；

所述远端服务器用于通过所述卫星链路向所述北斗卫星通讯模块发送远端指令报文；

所述北斗卫星通讯模块还用于将所述远端指令报文转发给所述数据处理模块；

所述数据处理模块还用于将所述远端指令报文进行解析和编译，以生成控制信号发送至所述数据采集模块；

所述数据采集模块还用于根据所述控制信号采集实时监测数据。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述数据处理模块包括：

相互连接的主处理器以及协同处理器；

所述主处理器与所述数据采集模块电连接，用于将所述实时监测数据进行解析以及重新压缩打包；或者将所述远端指令报文进行解析和编译；

所述协同处理器与所述北斗卫星通讯模块相连接，用于将数据报文形式的所述待发送信号传递至所述北斗卫星通讯模块，或者从所述北斗卫星通讯模块获取所述远端指令报文。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述数据处理模块还包括：存储器；

所述存储器与所述主处理器相连接，用于存储实时监测数据和/或远端指令报文。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述数据处理模块还包括：编程接口和/或人机接口；

所述编程接口与所述人机接口均与所述主处理器连接；

所述编程接口用于连接逻辑编程控制器，用于向所述主处理器输入控制程序，或者通过所述逻辑编程控制器进行现场调试。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，所述数据采集模块具体包括以下至少一种：

脉冲量采集及电路、开关量采集电路、模拟量采集电路和/或仪表接口；

所述脉冲采集及电路、所述开关量采集电路、所述模拟量采集电路、所述仪表接口分别与所述主处理器连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，所述仪表接口包括RS485接口，用于连接至少一个智能仪表。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，还包括：电源管理模块；

所述电源管理模块与所述数据处理模块连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，所述通讯模块具体包括：通讯协议单元和发送单元；

所述发送单元分别与所述通讯协议单元和所述数据处理模块电连接，用于在接收到所述待发送信号后，调取所述通讯协议单元中的通讯协议，并按照所述指令，将所述待发送信号发送至指定的终端。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，还包括：集成箱；

所述数据采集模块、所述数据处理模块和所述北斗卫星通讯模块均设置在所述集成箱内部。

本实用新型实施例提供的一体化北斗工业测控终端，通过数据采集模块采集实时监测数据，通过数据处理模块对实时监测数据进行具体的处理，生成待发送信号，并通过协同处理器将待发送信号进行数据转化成短报形式，并将转化后的待发送信号发送至指定的北斗卫星终端，在这个过程中，利用了卫星作为数据传输方式，而由于北斗卫星通讯模块是直接与卫星进行通讯的，因此不需要架设地面通讯基站，更不需要铺设地面线缆，便能够完成数据的远程传输，进而降低生产成本。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种一体化北斗工业测控终端的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的另一种一体化北斗工业测控终端的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的一体化北斗工业测控终端中，数据处理模块的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的一体化北斗工业测控终端中，另一种数据处理模块的结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的一体化北斗工业测控终端中，数据采集模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

随着工业技术的发展，种类繁多的数据采集器越来越多的被用到了工业生产过程的实时监测中。这些种类繁多的数据采集器，对于检测数据的传输也是五花八门各不相同。这就造成了在某些通讯网络的建设不是特别完备的地区，想要实现多种数据采集装置所采集的数据进行远程传输，就必须先在实际的检测地点架设通讯基站或者铺设地面线缆，这就造成了生产成本的增加。

有鉴于此，本申请提供了一体化北斗工业测控终端，如图1所示，包括：

顺序串联的数据采集模块10、数据处理模块20和北斗卫星通讯模块30；

所述数据采集模块10，用于采集实时监测数据；

所述数据处理模块20，用于将所述实时监测数据进行处理，以生成待发送信号；

北斗卫星通讯模块30，用于将所述待发送信号进行编码，生成数据报文形式的待发送信号，并将数据报文形式的待发送信号通过卫星链路发送至指定的卫星终端。

需要说明的是，数据采集模块用于采集实时监测数据，可以是在数据采集模块中集成了多种具有某些特定功能的数据采集的功能模块，也可以直接将现有的数据采集装置与数据采集模块相连接，数据采集模块从数据采集装置中直接获取这些数据采集装置所采集到的实时监测数据，同时还可以是上述两者的综合。数据采集模块实则是对现有的数据采集装置进行了集成，并且提供了可扩展的借口，用户有特殊的监测需求，可以通过可扩展的接口来进行连接。

数据处理模块实则是能够对实时监测数据进行各种处理的数据处理器。

本实用新型实施例所提供的一体化北斗工业测控终端通过数据采集模块采集实时监测数据，通过数据处理模块对实时监测数据进行具体的处理，生成待发送信号，并通过北斗卫星通讯模块将待发送信号进行编码，并将编码后的待发送信号发送至指定的卫星终端，在这个过程中，利用了卫星作为数据传输方式，而由于北斗卫星通讯模块是直接与卫星进行通讯的，因此不需要架设地面通讯基站，更不需要铺设地面线缆，便能够完成数据的远程传输，进而降低生产成本。

参见图2所示，本实用新型实施例还提供另外一种一体化北斗工业测控终端，在上述实施例的基础上，所述卫星链路包括接收器、信号发送器，调制解调器；

还包括：远端服务器40；

所述远端服务器40用于向所述北斗卫星通讯模块30发送远端指令报文；

所述北斗卫星通讯模块30还用于将所述远端指令报文转发给所述数据处理模块20；

所述数据处理模块20还用于将所述远端指令报文进行解析和编译，以生成控制信号发送至所述数据采集模块10；

所述数据采集模块10还用于根据所述控制信号采集实时监测数据。

在具体实现的时候，卫星链路包括了所述卫星链路包括接收器、信号发送器，调制解调器；其中接收器用于接收远端服务器通过北斗卫星所发送来的远端报文指令；信号发送器则是用于北斗卫星通讯模块将数据报文形式的待发送信号发送至北斗卫星；调制解调器用于对发送和接收的数据报文进行调制和解调。远端服务器通过通讯将远端指令报文发送至一体化北斗工业测控终端的北斗卫星通讯模块30，远端服务器40对一体化北斗工业测控终端的控制终端，远端指令报文是远端服务器40向一体化北斗工业测控终端所发送的控制指令。当北斗卫星通讯模块30通过通讯接收到远端服务器40所发送的远端指令报文后，会将该远端指令报文转发给数据处理器20。数据处理器对该远端指令报文进行解析和编译，生成数据采集模块10能够执行的控制信号，并将生成的控制信号发送给数据采集模块10，数据采集模块10在接收到这个控制信号后，根据控制信号实现实时监测数据的采集。

需要注意的是，在一体化北斗工业测控终端中，还可以预设一组或者多组操控指令，当没有远端服务器40发送远端指令报文的时候，数据采集模块10按照预存的操控指令采集实时监测数据，而当远端服务器40发送远端指令报文之后，该远端指令报文可以是对原有的操控指令的补充，也可以是对原有的操控指令的改变。另外，在一体化北斗工业测控终端第一次使用的时候，可以将操控指令通过远端服务器发送至数据处理模块，也可以在现场调试的过程中直接向数据处理模块输入相应的控制程序。

具体地，参见图3所示，本实用新型实施例所提供的一体化北斗工业测控终端中，数据处理模块20具体包括：

相互连接的主处理器50以及协同处理器60；

所述主处理器50与所述数据采集模块10相连接，用于将所述实时监测数据进行解析以及重新压缩打包；或者将所述远端指令报文进行解析和编译；

所述协同处理器60与所述北斗卫星通讯模块30相连接，用于将所述待发送信号传递至所述北斗卫星通讯模块30，或者从所述北斗卫星通讯模块30获取所述远端指令报文。

在具体实现的时候，主处理器和协同处理器是两个功能不同的CPU芯片。两者之间电连接。主处理器的用途主要为处理实时监测数据。处理的方式是多种多样的，例如可以对实时监测数据进行计算处理，阈值比对处理、格式转换处理、封装处理、压缩处理等等。事实上，一体化北斗工业测控终端的用途不同，主处理器可以对实时监测数据实现不同的处理功能。而协同处理器60则更多的是为了完成与卫星通讯终端之间的数据协同，北斗卫星通讯模块通过特定的接口，例如RS232接口与协同处理器60连接，建立信息接收和发送通道，从而实现实时监测数据的发送和远端指令报文的接收。

需要注意的是，参见图3所示，数据处理模块还包括：存储器70；所述存储器70与所述主处理器50相连接，用于存储实时监测数据和/或远端指令报文。

实时上，存储器70还用于存储其他一切需要存储的数据。

另外，数据处理模块还包括：编程接口80和/或人机接口90；

所述编程接口80与所述人机接口90均与所述主处理器50连接；

所述编程接口80用于连接逻辑编程控制器，用于向所述主处理器输入控制程序，或者通过所述逻辑编程控制器进行现场调试。

在具体实现的时候，通过该编程接口80，可外接可编程逻辑控制器，采用梯形图、逻辑图或C/C++高级语言等编程语言，使用方便且易于编程，从而大大缩短系统开发的周期，现场调试也更加容易，更可在线修改程序。

数据处理模块中的主处理器还提供人机接口。人机接口与主处理器直接连接。可以实现诸多功能，如状态信息、测量数据、一体化采集终端(RemoteTerminalUnit；RTU)工作参数等数据的在线修改与查询，更可以通过现场人机画面方便用户对现场仪器仪表进行实时检测。数据处理模块还包括FLASH非易失数据存储器。其作用是存放RTU的工作参数、实时测量数据、实时状态和故障信息，可以保证系统在断电或通信中断的情况下信息不丢失，并在电源恢复正常后能继续正常工作。

数据处理模块还提供了硬件时间电路和时钟芯片。其分辨率10ms，典型精度每小时误差小于20ms，保证准确的定时控制。

另外，参见图4所示，本实用新型实施例所提供的一体化北斗工业测控终端中，数据采集模块20具体包括：脉冲量采集及电路100、开关量采集电路110、模拟量采集电路120和/或仪表接口130；

所述脉冲采集及电路100、所述开关量采集电路110、所述模拟量采集电路120、所述仪表接口130分别与所述主处理器50连接。

在具体实现的时候，采集模块有模拟量采集电路、开关量采集电路、脉冲量采集电路和RS485接口(即仪表接口130)等多种采集方式；数据处理模块的主处理器分别与上述电路或者接口相连接。采集到的实时监测数据分别模拟量、开关量、和脉冲量等信息，在各自采集电路中转化成RS485通讯总线使用MODBUS通用协议与主处理器通信。而RS485接口，是为接入各种RS485智能仪表，可且可以接入多个智能仪表，对于标准MODBUS协议的仪表可以实现数据的无障碍通讯。

模拟量采集电路中还包括电子开关芯片和模数转换器。电子开关芯片和模数转换器分别和主处理器相连接。通过主处理器的PIO口线启动数控开关选通相应的采样通道，再通过AD芯片来进行A/D转换，转换后将数据读入SPI_RDR寄存器，然后进行相应的存储处理。

另外，在本实用新型的各个实施方式中，参见图4所示，

所述通讯模块30具体包括：通讯协议单元和发送单元；

所述发送单元分别与所述通讯协议单元和所述数据处理模块电连接，用于在接收到所述待发送信号后，调取所述通讯协议单元中的通讯协议，并按照所述通讯协议，将所述待发送信号发送至指定的终端。

在发送单元将待发送信号发送至指定终端之前，需要先确定该终端的所能够接受的通讯协议。通讯协议定义了所发送内的格式，读取方式等相关格式信息，如果通讯协议出现问题，或者说通讯协议是错误的，则会导致对端在接收到信号后无法读取，因此，可以将通讯协议单独储存在通讯协议单元中，进而，在需要的时候，发送单元通过调取通讯协议单元中的协议内来完成发送动作。

在具体实现的时候，通讯模块采用的是BG-DB-2416CX通讯芯片，可实现无通讯环境下和远程终端通讯的能力。具体传输如下：主处理器根据预设程序生成CAPE-I短报文数据包，在通过总线传输到UART传输器，芯片将LVTTL输入码流首先转成差分模拟信号，使用混频器将基带信号直接调制到双带射频RF信号，之后采用射频衰减器(ATT)调整射频信号，然后通过预功放电路用以驱动外置功放PA完成发射功能。

另外，本实用新型的另一实施例中，还提供另外一种一体化北斗工业测控终端，在上述几个实施例的基础上，还包括：集成箱；

所述数据采集模块、所述数据处理模块和所述北斗卫星通讯模块均设置在所述集成箱内部。

还包括：电源管理模块；

所述电源管理模块与所述数据处理模块连接。

集成箱所有设备均采用统一的直流供电，在集成终端箱内配置统一的AC/DC电源管理模块。可以实现多电压供电。

例如供电有24V、12V两种。整机电源设计为：220V交流引入箱内首先由交流转为到24V输出，此时采用AC/DC模块(80W)，24V到12V的直流变化采用DC/DC的变压模块(40W)。

本实用新型的优点：

1、不局限于单个数据测试和远传，可同时对多个工业生产要素进行系统的监测和分析。整合了以往单方面独立的各种数据监测的设施，使庞大繁杂的数据监测集中化，提高了数据监测的效率。

2、通过系统的短报文进行现场设备实时状态的监测和相关数据的记录，相比较于目前的无线数据传输手段解决了偏远地区或者地面基站难以架设但需要数据采集和远传现场的根本问题。由于降低了环境因素对工业生产的影响，从而节省了成本，提高了数据传输效率，为工业信息化提供了高速通道。

3、采用了一体化的设计，结构简洁，布局精细，重量较轻，安装方便，抗环境干扰能力强。且装置内置集成I/O采集、可编程逻辑控制器及信号传输为一体，响应速度快，精度高，实时性强。

4、终端箱体积小、易安装、实时在线，抗干扰性强等优点，使得用户可以轻松方便的构建一个低成本、低维护、低功耗、易拆建、高效率的现场自动控制系统。

5、通过对编程接口的设置，使得操作过程更加方便，编程不复杂，采用梯形图、逻辑图或C/C++高级语言等编程语言，因此系统整体的开发周期相对较短，现场调试也容易很多，更可在线修改程序。

综上所述，本一体化北斗工业测控终端是一种可组态、可采集多种类型信号、配置灵活、可扩展性强的、集采集和传输于一体的新型远程测控终端，针对偏远地区的数据传输具有不可替代的地位，可以广泛应用在工农业各行业，可以满足不同类型用户的需求。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一体化北斗工业测控终端，其特征在于，包括：

顺序电连接的数据采集模块、数据处理模块和北斗卫星通讯模块；

所述数据采集模块，用于采集实时监测数据；

所述数据处理模块，用于将所述实时监测数据进行处理，以生成待发送信号；

北斗卫星通讯模块，用于将所述待发送信号进行编码，生成数据报文形式的待发送信号，并将数据报文形式的待发送信号通过卫星链路发送至指定的卫星终端。

2.根据权利要求1所述的一体化北斗工业测控终端，其特征在于，

所述卫星链路包括接收器、信号发送器，调制解调器；

还包括：远端服务器；

所述远端服务器用于通过所述卫星链路向所述北斗卫星通讯模块发送远端指令报文；

所述北斗卫星通讯模块还用于将所述远端指令报文转发给所述数据处理模块；

所述数据处理模块还用于将所述远端指令报文进行解析和编译，以生成控制信号发送至所述数据采集模块；

所述数据采集模块还用于根据所述控制信号采集实时监测数据。

3.根据权利要求2所述的一体化北斗工业测控终端，其特征在于，所述数据处理模块包括：

相互连接的主处理器以及协同处理器；

所述主处理器与所述数据采集模块电连接，用于将所述实时监测数据进行解析以及重新压缩打包；或者将所述远端指令报文进行解析和编译；

所述协同处理器与所述北斗卫星通讯模块相连接，用于将数据报文形式的所述待发送信号传递至所述北斗卫星通讯模块，或者从所述北斗卫星通讯模块获取所述远端指令报文。

4.根据权利要求3所述的一体化北斗工业测控终端，其特征在于，所述数据处理模块还包括：存储器；

所述存储器与所述主处理器相连接，用于存储实时监测数据和/或远端指令报文。

5.根据权利要求3所述的一体化北斗工业测控终端，其特征在于，所述数据处理模块还包括：编程接口和/或人机接口；

所述编程接口与所述人机接口均与所述主处理器连接；

所述编程接口用于连接逻辑编程控制器，用于向所述主处理器输入控制程序，或者通过所述逻辑编程控制器进行现场调试。

6.根据权利要求3-5任意一项所述的一体化北斗工业测控终端，其特征在于，所述数据采集模块具体包括以下至少一种：

脉冲量采集及电路、开关量采集电路、模拟量采集电路和/或仪表接口；

所述脉冲采集及电路、所述开关量采集电路、所述模拟量采集电路、所述仪表接口分别与所述主处理器连接。

7.根据权利要求6所述的一体化北斗工业测控终端，其特征在于，所述仪表接口包括RS485接口，用于连接至少一个智能仪表。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的一体化北斗工业测控终端，其特征在于，还包括：电源管理模块；

所述电源管理模块与所述数据处理模块连接。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的一体化北斗工业测控终端，其特征在于，所述通讯模块具体包括：通讯协议单元和发送单元；

所述发送单元分别与所述通讯协议单元和所述数据处理模块电连接，用于在接收到所述待发送信号后，调取所述通讯协议单元中的通讯协议，并按照所述通讯协议，将所述待发送信号发送至指定的终端。

10.根据权利要求1-5任意一项所述的一体化北斗工业测控终端，其特征在于，还包括：集成箱；

所述数据采集模块、所述数据处理模块和所述北斗卫星通讯模块均设置在所述集成箱内部。