CN206442409U - 一种数据采集节点和物联网系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种数据采集节点和物联网系统，其中，该数据采集节点包括：微控制器、模数转换器、直流电源、七芯航空插头、传感器和无线传输设备；微控制器分别与模数转换器、直流电源和无线传输设备连接；七芯航空插头分别与模数转换器和传感器连接；七芯航空插头，包括：分别与传感器连接的直流电压输出针脚模块和传感数据采集针脚模块。通过本实用新型实施例提供的数据采集节点和物联网系统，无需设置不同类型接口且无需使用转接口，就可以连接具有不同接口类型的传感器。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种数据采集节点和物联网系统。
背景技术
目前，越来越多的物品(家电、汽车等)被加入微控制器和传感器而变得智能化，并结合无线网络形成物联网，使得人们可以通过远程服务器采集智能化物品的传感数据，对接入物联网中的智能化物品进行控制和分析。
相关技术中，为了采集智能化物品中的传感数据，人们可以在智能化物品处设置数据采集节点，通过数据采集节点对智能化物品的传感数据进行采集并将采集到的传感数据传输到远程服务器中。
在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：
应用在智能化物品的传感器种类众多，造成传感器的接口类型也非常多样，为了使数据采集节点可以连接具有不同接口类型的传感器，需要在数据采集节点上设置不同类型接口或者需要连接转接口，才可以使数据采集节点与具体有不同类型接口的传感器连接，使用繁琐且使用成本高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种数据采集节点和物联网系统，无需设置不同类型接口且无需使用转接口，就可以连接具有不同接口类型的传感器。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种数据采集节点，包括：微控制器、模数转换器、直流电源、七芯航空插头、传感器和无线传输设备；
所述微控制器分别与所述模数转换器、所述直流电源和所述无线传输设备连接；
所述七芯航空插头分别与所述模数转换器和所述传感器连接；
所述七芯航空插头，包括：分别与所述传感器连接的直流电压输出针脚模块和传感数据采集针脚模块。
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，其中：所述直流电源采用太阳能电池板。
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，其中：还包括：二次电池和常开开关；
所述常开开关的一端与所述二次电池连接，另一端与所述微控制器连接；所述二次电池还与所述直流电源连接；
在所述常开开关的默认状态下，所述二次电池与所述微控制器处于开路状态。
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，其中：所述直流电压输出针脚模块，包括：5V直流电压输出针脚和12V直流电压输出针脚；
所述5V直流电压输出针脚或者所述12V直流电压输出针脚与所述传感器的直流电源接口连接。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：所述传感数据采集针脚模块，包括：第一电压数据采集针脚和第二传感数据采集针脚；
所述第一电压数据采集针脚和所述第二传感数据采集针脚分别与所述传感器的不同数据传输接口连接。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：所述无线传输设备包括：与所述微控制器连接的紫蜂协议ZigBee模块。
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，其中：所述无线传输设备还包括：备用通信单元；
所述备用通信单元包括：依次连接的卫星导航系统基带处理芯片、模数转换子单元、卫星导航系统射频芯片和卫星导航系统天线；
所述卫星导航系统基带处理芯片还与所述微控制器连接。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中：还包括：IP67级外壳；
所述微控制器、所述模数转换器、所述直流电源、所述七芯航空插头和无线传输设备均密封在所述IP67级外壳中。
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，其中：还包括：六芯航空插头；所述直流电源通过所述六芯航空插头与所述微控制器连接。
第二方面，本实用新型实施例还提供一种物联网系统，包括多个数据采集节点和与多个所述数据采集节点交互的远程服务器。
本实用新型实施例提供的数据采集节点和物联网系统，通过在数据采集节点中设置包括分别与传感器连接的直流电压输出针脚模块和传感数据采集针脚模块的七芯航空插头，与相关技术中需要在数据采集节点上设置不同类型接口或者需要通过连接转接口才能与具有不同类型接口的传感器连接相比，通过七芯航空插头的传感数据采集针脚模块中设置的针脚就可以与传感器连接，使用简单方便且可以降低使用成本；而且，通过直流电压输出针脚模块中的针脚对连接到数据采集节点的传感器进行供电，无需为传感器另配直流电源，进一步降低了使用成本。
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数据采集节点的结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例所提供的一种数据采集节点中，七芯航空插头的横截面示意图；
图3示出了本实用新型实施例所提供的一种数据采集节点中，备用通信单元的结构示意图；
图4示出了本实用新型实施例所提供的一种数据采集节点中，六芯航空插头的横截面示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
目前，为了采集智能化物品中的传感数据，人们可以在智能化物品处设置数据采集节点，通过数据采集节点对智能化物品的传感数据进行采集并将采集到的传感数据传输到远程服务器中。应用在智能化物品的传感器种类众多，造成传感器的接口类型也非常多样，为了使数据采集节点可以连接具有不同接口类型的传感器，需要在数据采集节点上设置不同类型接口或者需要连接转接口，才可以使数据采集节点与具体有不同类型接口的传感器连接，使用繁琐且使用成本高。基于此，本申请提供的一种数据采集节点和物联网系统。
需要注意的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例
参见图1，为本实施例提供的一种数据采集节点的结构示意图，该数据采集节点包括：微控制器1000、模数转换器1002、直流电源1004、七芯航空插头1006、传感器1008和无线传输设备1010；
上述微控制器1000分别与上述模数转换器1002、上述直流电源1004和上述无线传输设备1010连接；
上述七芯航空插头1006分别与上述模数转换器1002和上述传感器1008连接；
上述七芯航空插头1006，包括：分别与上述传感器1008连接的直流电压输出针脚模块和传感数据采集针脚模块。
上述微控制器1000，用于控制数据采集节点采集所连接传感器1008的传感数据，并控制数据采集节点将采集到的传感数据通过无线传输设备1010传输到远程服务器中。
模数转换器1002，用于对传感数据进行模数转换，并将模数转换后的传感数据传输到微控制器1000。
直流电源1004，用于对微控制器1000进行供电。
七芯航空插头1006，用于分别通过与上述传感器1008连接的直流电压输出针脚模块和传感数据采集针脚模块，对连接到数据采集节点上的传感器进行供电，并采集所连接传感器测量到的传感数据。
在一个实施方式中，七芯航空插头的横截面如图2所示，其中，七芯航空插头包括直流电压输出针脚模块，上述直流电压输出针脚模块包括：5V直流电压输出针脚100和12V直流电压输出针脚102；
上述5V直流电压输出针脚100或者上述12V直流电压输出针脚102与上述传感器的直流电源接口连接。
上述5V直流电压输出针脚100，用于输出5V电压，对需要5V电压直流电源的传感器供电，使需要5V电压直流电源的传感器能够正常工作。
上述12V直流电压输出针脚102，用于输出12V电压，对需要12V电压直流电源的传感器供电，使需要12V电压直流电源的传感器能够正常工作。
七芯航空插头还包括：第一电流数据采集针脚104和第二电流数据采集针脚106。如果传感器采集的传感数据是4mA至20mA的电流传输模拟量，那么通过第一电流数据采集针脚104和第二电流数据采集针脚106与上述传感器的不同数据传输接口连接，来对4mA至20mA的电流传输模拟量进行采集。
进一步地，七芯航空插头还包括传感数据采集针脚模块，该传感数据采集针脚模块包括：第一电压数据采集针脚108和第二电压数据采集针脚110；
上述第一电压数据采集针脚108和上述第二传感数据采集针脚110分别与上述传感器的不同数据传输接口连接。
当传感器采集的传感数据是0V至5V的电压模拟量时，那么通过第一电压数据采集针脚108和第二电压数据采集针脚110与上述传感器的不同数据传输接口连接，对0V至5V的电压模拟量进行采集。
而且，第一电压数据采集针脚108和第二电压数据采集针脚110分别通过I2C总线与模数转换器连接，不仅可以采集传感器获取的作为传感数据的模拟量，也可以采集传感器获取的作为传感数据的数字量。当数据采集节点在采集所连接的传感器的传感数据的同时需要采集传感数据的时序时，可以将传感器的时序传输接口连接到第一电压数据采集针脚108，将传感器的传感数据传输接口连接到第二电压数据采集针脚110；从而通过第一电压数据采集针脚108采集传感器的时序数据的同时通过第二电压数据采集针脚110采集传感器的传感数据。
除了上述的数据采集针脚和供电针脚之外，七芯航空插头还包括：接地引脚112；该接地引脚112，与传感器的地线连接，用于使传感器接地，可以正常工作。
通过以上的描述可以看出，通过七芯航空插头的直流电压输出针脚模块中包含的5V直流电压输出针脚和12V直流电压输出针脚，无需使用额外的直流电源，就可以对连接数据采集节点的传感器进行供电；而且，根据传感器输出的不同类型的模拟量，分别设置了采集电流传输模拟量的电流数据采集针脚以及采集电压模拟量的电压数据采集针脚来对传感器的数据进行采集，无需设置种类繁多的接口和使用接口转接器，就可以和不同种类的传感器连接，使用简单方便。
综上所述，本实施例提供的数据采集节点，通过在数据采集节点中设置包括分别与传感器连接的直流电压输出针脚模块和传感数据采集针脚模块的七芯航空插头，与相关技术中需要在数据采集节点上设置不同类型接口或者需要通过连接转接口才能与具有不同类型接口的传感器连接相比，通过七芯航空插头的传感数据采集针脚模块中设置的针脚就可以与传感器连接，使用简单方便且可以降低使用成本；而且，通过直流电压输出针脚模块中的针脚对连接到数据采集节点的传感器进行供电，无需为传感器另配直流电源，进一步降低了使用成本。
为了进一步节约电能，本实施例提供的数据采集节点中，上述直流电源采用太阳能电池板。从而通过太阳能电池板转化电能，并将转化的电能给数据采集节点供电，无需设置额外的电源，降低了数据采集节点的使用成本。
为了在太阳能电池板出现故障时也可以使数据采集节点能够继续正常工作，上述数据采集节点还包括：二次电池和常开开关；
上述常开开关的一端与上述二次电池连接，另一端与上述微控制器连接；上述二次电池还与上述直流电源连接；
在上述常开开关的默认状态下，上述二次电池与上述微控制器处于开路状态。
上述二次电池，用于在太阳能电池板出现故障时，对数据采集节点进行供电。
上述常开开关，根据微控制器的控制进行闭合，在太阳能电池板正常工作时处于常开状态，不使二次电池对微控制器供电。但当太阳能电池板出现故障时，微控制器会控制常开开关闭合，让二次电池与上述微控制器从开路状态变成通路状态，从而在太阳能电池板出现故障时通过二次电池对微控制器进行供电，使数据采集节点能够继续正常工作。
为了将数据采集节点采集到的传感数据反馈到无线局域网内设置的远程服务器中，上述无线传输设备包括：与上述微控制器连接的ZigBee模块。从而通过ZigBee模块生成的无线局域网络，数据采集节点将采集到的传感数据传输到远程服务器中。
为了在ZigBee模块出现故障时，仍然可以使数据采集节点将采集到的传感数据传输到远程服务器中。上述无线传输设备还包括：备用通信单元；在一个实施方式中，参见图3所示的上述备用通信单元的结构，上述备用通信单元包括：
依次连接的卫星导航系统基带处理芯片302、模数转换子单元304、卫星导航系统射频芯片306和卫星导航系统天线308；
上述卫星导航系统基带处理芯片302还与上述微控制器连接。
卫星导航系统基带处理芯片302，用于对传感数据进行调制处理，将进行完调制处理后的传感数据发送给模数转换子单元304，使得调制后的传感数据在卫星通信网络中被传输。
模数转换子单元304，用于对传感数据进行数模转换，并将数模转换完毕的传感数据发送给卫星导航系统射频芯片306；
其中，模数转换子单元304，用于将携带传感数据的信号从数字信号转换为模拟信号，使得传感数据可以在卫星通信网络中进行传输。
卫星导航系统射频芯片306，用于将数模转换完毕的传感数据通过卫星导航系统天线308发送到远程服务器，使得远程服务器存储数据采集节点传输过来的传感数据，以便后续对传感数据进行分析和处理。
卫星导航系统基带处理芯片302、卫星导航系统射频芯片306和卫星导航系统天线308可以分别采用北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLOBALNAVIGATION SATELLITE SYSTEM，GLONASS)的基带处理芯片和射频芯片。
当然，为了使传输的传感数据不被外国机构获取，且为了保证传输数据时的安全性，卫星导航系统基带处理芯片优选采用北斗卫星导航系统基带处理芯片；卫星导航系统射频芯片优选采用北斗卫星导航系统射频芯片；卫星导航系统天线优选采用北斗卫星导航系统天线。
由于BDS一代采用有源定位方法，BDS二代采用无源定位方法，在定位方式上和射频发送频率上BDS一代和BDS二代都是不一样的，所以为了保证通过BDS传输数据的稳定性，北斗卫星导航系统射频芯片306应该包括：北斗一代卫星导航系统射频芯片、北斗二代卫星导航系统射频芯片和功率分配器，北斗一代卫星导航系统射频芯片和北斗二代卫星导航系统射频芯片分别与模数转换子单元304连接，并通过功率分配器，与北斗卫星导航系统天线308连接。
其中，北斗一代卫星导航系统射频芯片，用于通过北斗一代卫星通信网络将传感数据发送到远程服务器；北斗二代卫星导航系统射频芯片，用于通过北斗二代卫星通信网络将传感数据发送到远程服务器。
通过在北斗卫星导航系统射频芯片306中分别设置北斗一代卫星导航系统射频芯片和北斗二代卫星导航系统射频芯片，使得数据采集节点在通过BDS向远程服务器传输传感数据时，既可以通过北斗一代卫星导航系统射频芯片，也可以通过北斗二代卫星导航系统射频芯片，保证了数据传输的稳定性。
卫星导航系统基带处理芯片302、模数转换子单元304、卫星导航系统射频芯片306和卫星导航系统天线308均可采用现有的任何可以实现卫星通信网络相应功能的芯片或者电路，这里不再一一赘述。
通过以上的描述可以看出，当数据采集节点通过ZigBee模块无法与远程服务器进行交互时，可以通过设置的备用通信单元将传感数据发送到远程服务器中，保证了数据传输的稳定性；而且，由于备用通信单元使用的卫星通信网络可以覆盖地球的每一个角落，所以可以在任何地方建立用于接收传感数据的远程服务器，而不必担心数据采集节点与远程服务器的距离过远而导致数据传输丢失的问题。
进一步地，上述数据采集节点还包括：IP67级外壳；上述微控制器、上述模数转换器、上述直流电源、上述七芯航空插头和无线传输设备均密封在上述IP67级外壳中。从而使数据采集节点具有优异的防水性能，可以应用到户外等露天场所，进一步增加了数据采集节点的应用范围。
为了对数据采集节点进行调试，上述数据采集节点，还包括：六芯航空插头；上述直流电源通过上述六芯航空插头与上述微控制器连接。
具体地，六芯航空插头的横截面结构如图4所示，该六芯航空插头包括：直流电压输入针脚10、调试数据发送针脚12、调试数据接收针脚14、调试数据时钟输入针脚16、调试数据模式选择针脚18和插头接地针脚20。
直流电压输入针脚10，用于使直流电源连接到数据采集节点上。
调试数据发送针脚12、调试数据接收针脚14、调试数据时钟输入针脚16、调试数据模式选择针脚18，用于连接具有调试程序的上位机，从而使数据采集节点与具有调试程序的上位机进行数据交互，完成调试工作。
具有调试程序的上位机，可以使用现有的任何可以对数据采集节点进行调试的计算设备，这里不再一一赘述。
插头接地针脚20，用于使六芯航空插头接地，从而使上位机对数据采集节点的调试工作可以顺利完成。
其中，调试数据发送针脚12和调试数据接收针脚14，分别与上位机的两个RS232接口连接，以使数据采集节点获取上位机的调试程序并向上位机反馈调试结果。
本实施例中还提供一种物联网系统，包括多个上述的数据采集节点和与多个上述数据采集节点交互的远程服务器。
综上所述，本实施例提供的物联网系统，通过在数据采集节点中设置包括分别与传感器连接的直流电压输出针脚模块和传感数据采集针脚模块的七芯航空插头，与相关技术中需要在数据采集节点上设置不同类型接口或者需要通过连接转接口才能与具有不同类型接口的传感器连接相比，通过七芯航空插头的传感数据采集针脚模块中设置的针脚就可以与传感器连接，使用简单方便且可以降低使用成本；而且，通过直流电压输出针脚模块中的针脚对连接到数据采集节点的传感器进行供电，无需为传感器另配直流电源，进一步降低了使用成本。
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)
1.一种数据采集节点，其特征在于，包括：微控制器、模数转换器、直流电源、七芯航空插头、传感器和无线传输设备；
所述微控制器分别与所述模数转换器、所述直流电源和所述无线传输设备连接；
所述七芯航空插头分别与所述模数转换器和所述传感器连接；
所述七芯航空插头，包括：分别与所述传感器连接的直流电压输出针脚模块和传感数据采集针脚模块。
2.根据权利要求1所述的数据采集节点，其特征在于，所述直流电源采用太阳能电池板。
3.根据权利要求1所述的数据采集节点，其特征在于，还包括：二次电池和常开开关；
所述常开开关的一端与所述二次电池连接，另一端与所述微控制器连接；所述二次电池还与所述直流电源连接；
在所述常开开关的默认状态下，所述二次电池与所述微控制器处于开路状态。
4.根据权利要求1所述的数据采集节点，其特征在于，所述直流电压输出针脚模块，包括：5V直流电压输出针脚和12V直流电压输出针脚；
所述5V直流电压输出针脚或者所述12V直流电压输出针脚与所述传感器的直流电源接口连接。
5.根据权利要求1所述的数据采集节点，其特征在于，所述传感数据采集针脚模块，包括：第一电压数据采集针脚和第二传感数据采集针脚；
所述第一电压数据采集针脚和所述第二传感数据采集针脚分别与所述传感器的不同数据传输接口连接。
6.根据权利要求1所述的数据采集节点，其特征在于，所述无线传输设备包括：与所述微控制器连接的紫蜂协议ZigBee模块。
7.根据权利要求1所述的数据采集节点，其特征在于，所述无线传输设备还包括：备用通信单元；
所述备用通信单元包括：依次连接的卫星导航系统基带处理芯片、模数转换子单元、卫星导航系统射频芯片和卫星导航系统天线；
所述卫星导航系统基带处理芯片还与所述微控制器连接。
8.根据权利要求1所述的数据采集节点，其特征在于，还包括：IP67级外壳；
所述微控制器、所述模数转换器、所述直流电源、所述七芯航空插头和无线传输设备均密封在所述IP67级外壳中。
9.根据权利要求1所述的数据采集节点，其特征在于，还包括：六芯航空插头；所述直流电源通过所述六芯航空插头与所述微控制器连接。
10.一种物联网系统，其特征在于，包括多个权利要求1-9任一项所述的数据采集节点和与多个所述数据采集节点交互的远程服务器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201720133976.5U CN206442409U (zh) | 2017-02-14 | 2017-02-14 | 一种数据采集节点和物联网系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111127860A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-05-08 | 重庆特斯联智慧科技股份有限公司 | 一种基于物联网的传感器接入装置 |
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2017
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