CN205563674U - 面向管理需求的数据采集与集中装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数据采集领域，尤其涉及一种面向管理需求的数据采集与集中装置。所述装置包括集成电路板，微处理器，存储器，指令接收部件，指令发送部件，数据采集部件，数据传输部件。所述微处理器，所述存储器，所述数据采集部件具有可以采集模拟信号和数字信号的端口，可以与任何适当的传感器相连接或者远程通信，或者与任何数据输出端口相连接，可以采集例如水表数据、电表数据、燃气表数据、供暖数据等能源数据，也可以采集任何需要的数据，如医疗用临床数据、温度数据、湿度数据、压力数据、涡流检测数据、震动数据等等。

Description

面向管理需求的数据采集与集中装置

技术领域

本实用新型涉及数据采集领域，尤其涉及一种面向管理需求的数据采集与集中装置。

背景技术

在信息化管理中，数据采集和集中是关键一环。

以能源管理系统为例，能源管理系统在现代能源企业或者相关政府部门的信息化管理系统中具有重要的地位和作用。由于能源工艺系统分散杂乱，具有信息面广、数据量大的特点，数据的采集是规划合理的能源工艺路线的基础，目前的数据大多采用各种仪器仪表通过手工操作、录入、统计、汇总，难以实现实时、高速、高效、真实、准确的数据采集和存储。

为此，出现了一些自动采集数据的仪器，但是这些仪器所能采集的数据单一，例如，单个的仪器仅能采集电能数据，或天然气数据，或水表数据，这样对于综合数据的采集造成了不便。而且，数据采集装置通常为一种具有现场实时数据采集、处理功能的设备，而数据集中装置，通常为连接终端、计算机或通信设备的中心连接点设备。数据采集装置和数据集中装置，分开使用，会带来很大的不便。

而且，目前的采集数据的仪器仅仅起到了数据采集的功能，其不能实现对能源的管理或者对能源使用方的管理。如果需要对能源的使用状况进行管理，还需要另外的不同的管理装置或系统，而且能源管理装置或系统的功能也较为单一，仅能对单一的能源使用方进行管理。不同的数据采集装置和不同的管理装置或系统具有不便于快速决策，不便于快速进行管理的缺陷。

此外，目前的采集数据的仪器与外部的信息交互的方式较为单一，不便于数据传输，也不便于仪器自身的系统升级,而且，目前的采集数据的仪器的内部器件的排列设计并不优化，导致仪器的体积较大、重量较重，不便于携带。

实用新型内容

技术问题

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种高度自动化的数据采集、集中和管理的装置。由于在早先的信息管理过程中，数据往往是手工填写和记录的，记录保存的大都是结果数据，而在大数据时代，为了更高效的管理，提高管理工作的有效性、准确性，需要采集大量的过程数据，供管理和决策使用。因此，本实用新型所提供的数据采集、集中和管理的装置不仅针对能源数据，而是针对任何信息管理的需求，可以对所有可以电子化的数据进行采集和集中，并进行后续的管理。

本实用新型提供的面向管理需求的数据采集与集中装置用一个装置实现多种数据的采集、集中和管理，并且该装置可以采用灵活多样的通信方式与外部进行数据传输和自身的系统升级，而且其内部设备排布合理，减小了装置的体积，减轻了装置的重量。

解决方案

本实用新型的技术方案如下：

一种面向管理需求的数据采集与集中装置，包括集成电路板，微处理器，存储器，指令接收部件，指令发送部件，数据采集部件，数据传输部件。所述微处理器，所述存储器，所述指令接收部件，所述指令发送部件，所述数据采集部件，和所述数据传输部件部分或全部集成在所述集成电路板上；或所述微处理器，所述存储器，所述指令接收部件，所述指令发送部件，所述数据采集部件，和所述数据传输部件部分或全部通过接口与所述集成电路板连接。

可以通过集成电路布图设计，将上述部件均集成在一个电路板上，集成的方式可以将上述各部件以硬件的功能模块划分，形成有多层的集成电路板，也可以是单层布局。当然为了部件的可拓展性和更换性，可以将各个部件单独设计成电路板，通过接口与集成电路板连接，此时上述集成电路板的作用相当于一个带有传输总线的主板。通过以上的布局设计，节省了空间、缩小了体积、减轻了重量。

微处理器包括但不限于采用32位嵌入式Cortex-A3微控制器，功能强大，性能稳定。

通过以上设置，当面向管理需求的数据采集与集中装置应用到电表时，通过微处理器控制数据采集部件，指令发送部件，数据传输部件，以及通过指令接收部件实现人机交互，实现了定时数据抄集(即数据冻结)的真正实时、准确。具有基于月、日、小时的定时数据抄集(即数据冻结)功能、最小数据抄集时间(冻结时间)定为5分钟。

当其应用到电表时，其有助于统计电量，及线损分析，对反窃电、线路改造及经济效益分析提供可靠依据。

优选的，所述面向管理需求的数据采集与集中装置还包括显示驱动部件和显示屏。所述显示驱动部件通过所述集成电路板与所述微处理器和所述存储器连接。在微处理器的控制下和显示驱动部件的驱动下，显示屏可以显示一切有用的信息，供使用者参考，以便做出管理决策。例如，在显示屏可以显示所采集的实时数据，可以显示与外部通信的模式，如无线通信或有线通信，还可以显示要进行的管理步骤，供操作者选择，如继续供电或是断电、继续供气或是停气、继续供暖或是停暖，继续供水或是停水等。

当然，所述面向管理需求的数据采集与集中装置还包括供电设备，以使其正常工作。只要能使得该装置正常工作的供电设备即可，例如外部电源或内部电池，优选地，内部电池可以为充电电池，如高容量锂电池，内部供电也可以用超级电容。

优选的，所述面向管理需求的数据采集与集中装置还包括电池和断电保护装置，当出现断电的情况时，触发断电保护装置开始工作，使得该电池作为备用电源对该面向管理需求的数据采集与集中装置开始供电，所有数据均自动保存，且可以维持与外部设备，如主站通信3次以上。电池可以选用高容量锂电池，也可以用超级电容。

所述存储器包括非易失性串行存储器。优选的，提供存储量高于32M的大容量数据存储芯片，其数据保存时间不少于10年。

优选的，所述面向管理需求的数据采集与集中装置的所述数据采集部件包括RS-485通信接口和/或无线射频接口。从而，所述面向管理需求的数据采集与集中装置支持DL/T 645、威胜、兰吉尔、红相、采集器、ABB等国内外电表规约；支持MODBUS规约的水表、气表，还可以接收一切已经数字化的数据，实现了一个装置抄集多种类型的数据的有益效果。

优选的，所述的面向管理需求的数据采集与集中装置的所述数据采集部件包括功率测量部件、谐波测量部件、直流电电流/电压模拟量测量部件的一种或多种，其可以实现对不少于64个仪表数据进行集抄，而且，具有高精度交流采样功能，可以检测2～19次谐波，而且还支持实时抄集或读取现场4～20mA、0～5V的数据值、以及抄集遥信量、遥控量等传感器数据。

所述数据采集部件具有可以采集模拟信号和数字信号的端口，可以与任何适当的传感器相连接或者远程通信，或者与任何数据输出端口相连接。例如，通过RS-485通信接口和/或无线射频接口，可以采集能源数据，例如水表数据、电表数据、燃气表数据、供暖数据等，也可以采集任何需要的数据，如医疗用临床数据、温度数据、湿度数据、压力数据、涡流检测数据、震动数据等等。采集模拟信号的端口包括功率测量部件、谐波测量部件、直流电电流/电压模拟量测量部件的一种或多种，采集数字信号的端口包括RS-485通信接口和/或无线射频接口。

优选的，所述面向管理需求的数据采集与集中装置还包括光电隔离电路、采样调理电路、信号预处理电路和载波通信电路，所述光电隔离电路、所述采样调理电路、所述信号预处理电路和所述载波通信电路部分或全部集成在所述集成电路板上，或所述光电隔离电路、所述采样调理电路、所述信号预处理电路和所述载波通信电路部分或全部通过接口与所述集成电路板连接。

优选的，所述面向管理需求的数据采集与集中装置的所述数据传输部件包括有线连接部件和无线连接部件，来实现与外部的通信，即向外部发送信息或指令，例如向远端的主站(服务器)发送信息或指令，或接受外部发来的信息或指令，例如接受来自远端的主站(服务器)发来的指令或者其他数据。该有线连接部件包括USB接口、以太网接口，和RS-232接口中的一个或多个，因此可以通过有线网络和主站连接，还可以通过有线网络，在本地更新自身的系统；该无线连接部件包括红外线接口、蓝牙接口、GPRS/SMS接口，和CDMA接口中的一个或多个。从而实现了通过更换通信模块与主站以GPRS/SMS、CDMA、PSTN、以太网的通信方式进行通信。通过有线和无线连接部件，所述面向管理需求的数据采集与集中装置还可支持软件远程升级和断点续传，因此可实现远程无线升级，本地下载，U盘升级等多种升级方式。升级过程不影响终端采集和冻结数据，可保证终端数据安全。

优选的，所述面向管理需求的数据采集与集中装置的所述指令发送部件可以通过数据传输部件发送指令。

优选的，所述指令发送部件可以包括静态无电磁能耗继电器，从而实现具有根据远程主站下发的命令或根据使用者向所述面向管理需求的数据采集与集中装置的输入的指令，对用户使用能源执行停/送操作，使用静态无电磁能耗继电器实现了安全、可靠、低功耗的有益效果。从而实现了能根据用户用能源信息情况，杜绝非法用能源。

优选的，所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，还包括一箱体，所述面向管理需求的数据采集与集中装置的集成电路板和各个部件均设置于所述箱体中，显示屏和与指令接收部件相连接的按键分别设置于所述箱体的外侧面上。显示屏包括但不限于采用大屏幕液晶中文显示，操作便捷。

优选的，所述的面向管理需求的数据采集与集中装置还包括湿度隔离和保护部件，以使得装置可以在潮湿的环境中使用。

优选的，所述的面向管理需求的数据采集与集中装置还具备与主站远程对时的功能，实现了方便快捷地与主站的时钟同步。上述各设备采用模块化设计，功能配置灵活及维护便捷。

有益效果

通过本实用新型，根据本实用新型的面向管理需求的数据采集与集中装置能够实现将不同的数据用一个装置统一采集，统一管理，而且本实用新型的面向管理需求的数据采集与集中装置与外部的通信方式多样，应用灵活、方便、可靠性高。而且，通过箱体内的设备的布局设计,例如将各个部件集成在集成电路板上，节省了空间、缩小了体积、减轻了重量。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及其他方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。

图1所示为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

以传统能源行业举例来看，该行业正在被分散、轻巧的新能源互联网技术所搅动。在互联网经济的大背景下，例如可以凭借本实用新型的装置，综合利用大数据、物联网等技术，实现锅炉的管理数据互联网化、运行可视化，将锅炉用能数据赋予新的价值属性，使得只要有网络的地方，随时随地就看查看锅炉的能耗情况、运行工况、能效水平，使传统锅炉转型为互联网锅炉。

由于在早先的管理过程中，数据往往是手工填写和记录的，记录保存的大都是结果数据，而在大数据时代，为了更高效的管理，提高管理工作的有效性、准确性，需要采集大量的过程数据，供管理和决策使用。因此，本实用新型所提供的数据采集、集中和管理的装置不仅针对能源数据，而是只要有管理的需求，可以对所有可以电子化的数据进行采集和集中，并进行后续的管理。

具体地，本实用新型所提供的数据采集、集中和管理的装置可以采集能源数据，例如水表数据、电表数据、燃气表数据、供暖数据等，也可以采集任何需要的数据，包括但不限于医疗用临床数据、温度数据、湿度数据、压力数据、涡流检测数据、震动数据，乃至航班信息数据、超市货源数据、网购的相关数据等等。

下面就本新型的一个实施例，通过具体采集电表数据并对供电进行管理的这一方面，对面向管理需求的数据采集与集中装置进行说明。

图1示出根据本实用新型的一个实施例的结构图。包括箱体(未示出)，箱体内设有集成电路板2其可以作为主板使用，虽然各个部件都可以集成在集成电路板2上，但是本实施例中的各个器件或设备通过连接线8或连接器，借助接口与集成电路板2相连接。所述连接线8是一种排线。其中，还包括有连接到集成电路板2上的微处理器1，该微处理器1是32位嵌入式Cortex-A3微控制器。存储器3连接在集成电路板2上，该存储器3为大容量数据存储芯片的非易失性串行存储器，其数据保存时间不少于10年。

指令接收部件6与外部命令输入部件相连接，该外部命令输入部件为一个键盘17。

指令发送部件9为静态无电磁能耗继电器，该静态无电磁能耗继电器实现具有根据远程主站下发的命令或者根据微处理器1的计算结果，对用户使用能源执行停/送操作。从而实现了能根据用户用能源信息情况，杜绝非法用能源。

数据采集部件包括功率测量部件12、谐波测量部件13，和直流电电流/电压模拟量测量部件14。其可以实现对不少于64个仪表数据进行集抄，而且，具有高精度交流采样功能，可以检测2～19次谐波，而且还支持实时抄集或读取现场4～20mA、0～5V的数据值、以及抄集遥信量、遥控量等传感器数据。

功率测量部件12、谐波测量部件13，和直流电电流/电压模拟量测量部件14包括RS-485通信接口和/或无线射频接口。从而，所述面向管理需求的数据采集与集中装置支持DL/T 645、威胜、兰吉尔、红相、采集器、ABB等国内外电表规约实现了一个装置抄集多种类型的电表数据的有益效果。谐波测量部件13通过支柱11与集成电路板2隔开，从而在装置的内部形成稳固的支撑结构。

可选择的，所述面向管理需求的数据采集与集中装置还包括独立的光电隔离电路、采样调理电路、信号预处理电路，和载波通信电路。光电隔离电路，用来避免内部信号之间的相互干扰，例如所采集的模拟信号首先通过光电隔离电路再进入采样调理电路和信号预处理电路，因此光电隔离电路连接数据采集部件和采样调理电路。采样调理电路和信号预处理电路，其与数据采集部件相连接，用来放大，缓冲或定标所采集的信号，并将调理后的数据信号输入到微处理器1中。载波通信电路，其与数据传输部件相连接，用来生成信号传输的载波。所述光电隔离电路、所述采样调理电路、所述信号预处理电路和所述载波通信电路部分或全部集成在所述集成电路板2上，或所述光电隔离电路、所述采样调理电路、所述信号预处理电路和所述载波通信电路部分或全部通过接口与所述集成电路板2连接。

数据传输部件包括有线连接部件4和无线连接部件5。有线连接部件4和无线连接部件5实现与外部的通信，即向外部发送信息或指令，例如向远端的主站(服务器)发送信息或指令，或接受外部发来的信息或指令，例如接受来自远端的主站(服务器)发来的指令或者其他信息。

该有线连接部件4包括USB接口、以太网接口，和RS-232接口中的一个或多个，因此可以通过有线网络和主站连接，还可以通过有线网络，在本地更新自身的系统；该无线连接部件5包括红外线接口、蓝牙接口、GPRS/SMS接口，和CDMA接口中的一个或多个。从而实现了通过更换通信模块与主站以GPRS/SMS、CDMA、PSTN、以太网的通信方式进行通信。通过有线连接部件4和无线连接部件5，所述面向管理需求的数据采集与集中装置支持软件远程升级和断点续传，因此可实现远程无线升级，本地下载，U盘升级等多种升级方式。升级过程不影响终端采集和冻结数据，可保证终端数据安全。

当然，所述面向管理需求的数据采集与集中装置还包括供电设备，以使其正常工作。只要能使得该装置正常工作的供电设备即可，例如外部电源或内部电池，优选地，内部电池可以为充电电池。

所述面向管理需求的数据采集与集中装置还包括显示驱动部件(未示出)和显示屏7。所述显示驱动部件通过所述集成电路板2与所述微处理器1和所述存储器3连接。在微处理器1的控制下和显示驱动部件的驱动下，显示屏7可以显示一切需要展示的有用的信息，供使用者参考，以便做出管理决策。例如，在显示屏7可以显示所采集的实时数据，可以显示与外部通信的模式，如无线通信或有线通信，还可以显示要进行的管理步骤，供操作者选择，如继续供电或是断电，当然，也可以选择继续供气或是停气、继续供暖或是停暖，继续供水或是停水等。显示屏7和与指令接收部件6相连接的键盘17分别设置于所述箱体的外侧面上。显示屏7采用大屏幕液晶中文显示，操作便捷。

本实施例中的面向管理需求的数据采集与集中装置还包括电池15和断电保护装置(未示出)，当出现断电的情况时，触发断电保护装置开始工作，使得该电池15作为备用电源对该面向管理需求的数据采集与集中装置开始供电，所有数据均自动保存，且可以维持与外部设备，如主站通信3次以上。

本实施例的面向管理需求的数据采集与集中装置还包括湿度隔离和保护部件16，以使得装置可以在潮湿的环境中使用，具体地，在相对湿度10～100％(包括凝露)的范围内工作。该湿度隔离和保护部件16是密封圈，用来对箱体周边及连接部进行密封隔离。

本实施例中的面向管理需求的数据采集与集中装置还包括具备与主站远程对时功能的时钟矫正设备10。

本实施例的上述各设备采用模块化设计，功能配置灵活及维护便捷。

工作程序描述

本实施例的面向管理需求的数据采集与集中装置工作程序描述如下。

在电力系统中，台区是指(一台)变压器的供电范围或区域。本实施例的面向管理需求的数据采集与集中装置可以接入台区的变压器低压侧，也可与国家电网采集器进行小无线自组网，或者通过RS485有线抄表等方式进行用户用电集抄，集抄该台区内所有采集器或电能表数据，对采集的数据进行存储。

之后，本实施例的面向管理需求的数据采集与集中装置可以对所采集的数据进行运算，也可以将所采集的数据通过数据传输部件传送到主站(服务器端)，利用主站的服务器进行运算。使用者都可以通过本装置的键盘17和显示器进行方便的操作。

当微处理器1基于采集的数据发现供电异常时，本实施例的面向管理需求的数据采集与集中装置可以发出控制指令对目标用电电表进行管理，例如断电或者供电，或向远程的主站报告该供电异常。本实施例的面向管理需求的数据采集与集中装置可以接收到来自主站的指令后，对目标用电电表进行管理，例如断电或者供电。

本实施例的面向管理需求的数据采集与集中装置的部分部件具体参数和设置方式如下：

(1)静态无电磁能耗继电器：

额定电压(V)：100、220、380；

额定电流(A)：20、40、60、80、100、200；

(2)输入电压：测量范围(80～265V)，分辨率0.001V，准确度0.5％；

(3)输入电流：测量范围(0.001～6A)，分辨率0.001A，准确度0.5％(0.01～6A)；

(4)功率测量：

有功功率误差：±0.50％(电压：30～456V，电流：0.1～6A,PF≥0.5)；

无功功率误差：±1.00％(电压：30～456V，电流：0.1～6A,PF≥0.5)；

(5)电能量测量：

有功电能：1％(电压：30～456V，电流：0.1～6A,PF≥0.5钳表输入)；

无功电能：2％(电压：30～456V，电流：0.1～6A,PF≥0.5钳表输入)；

(6)谐波测量：范围2～41次，含有率误差A级；

(7)1路直流模拟量测量：

直流电流模拟量：测量范围4～20mA，精度5％；

直流电压模拟量：测量范围0～5V，精度5％；

(8)3路抄表端口：RS485，分别可配置为抄表端口、级联端口、转发端口；

(9)1路无线射频端口：可实现抄收不少于64个仪表数据；

(10)3路本地通讯接口：1路RS232，1路红外，1路USB2.0；

(11)1路远程通讯模块：GPRS/SMS、CDMA、以太网；

(12)工作环境

正常工作温度：-25～+65℃，极限工作温度：-35～+70℃；

相对湿度：10～100％(包括凝露)；

工作电源：3x220/3803X100±20％；

(13)整机功耗：正常工作时，整机功耗≤5W；

需要说明的是，尽管以采集电表数据的面向管理需求的数据采集与集中装置作为示例做了如上介绍，但本领域技术人员能够理解，本实用新型应不限于此。事实上，用户完全可根据或实际应用场景灵活设定测量的数据。

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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种面向管理需求的数据采集与集中装置，包括集成电路板，微处理器，存储器，指令接收部件，指令发送部件，数据采集部件，数据传输部件，

其特征在于，所述微处理器，所述存储器，所述指令接收部件，所述指令发送部件，所述数据采集部件，和所述数据传输部件部分或全部集成在所述集成电路板上；

或所述微处理器，所述存储器，所述指令接收部件，所述指令发送部件，所述数据采集部件，和所述数据传输部件部分或全部通过接口与所述集成电路板连接。

2.如权利要求1所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，其特征在于，还包括显示驱动部件和显示屏。

3.如权利要求1所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，其特征在于，所述数据采集部件具有采集模拟信号和数字信号的端口。

4.如权利要求1所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，其特征在于，所述数据采集部件包括功率测量部件、谐波测量部件、直流电电流/电压模拟量测量部件的一种或多种。

5.如权利要求1所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，其特征在于，所述数据采集部件包括RS-485通信接口和/或无线射频接口。

6.如权利要求1所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，其特征在于，所述数据传输部件包括有线连接部件和无线连接部件。

7.如权利要求6所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，其特征在于，所述有线连接部件包括USB接口、以太网接口，和RS-232接口中的一个或多个；所述无线连接部件包括红外线接口、蓝牙接口、GPRS/SMS接口，和CDMA接口中的一个或多个。

8.如权利要求1所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，其特征在于，所述指令发送部件包括静态无电磁能耗继电器。

9.如权利要求1所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，其特征在于，还包括光电隔离电路、采样调理电路、信号预处理电路和载波通信电路，所述光电隔离电路、所述采样调理电路、所述信号预处理电路和所述载波通信电路部分或全部集成在所述集成电路板上，

或所述光电隔离电路、所述采样调理电路、所述信号预处理电路和所述载波通信电路部分或全部通过接口与所述集成电路板连接。

10.如权利要求2所述的面向管理需求的数据采集与集中装置，其特征在于，还包括一箱体，所述集成电路板和所述微处理器，所述存储器，所述指令接收部件，所述指令发送部件，所述数据采集部件，所述数据传输部件和所述显示驱动部件均设置于所述箱体中，所述显示屏，和与所述指令接收部件相连接的按键分别设置于所述箱体的外侧面上。