CN206907214U - 采集器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于数据采集技术领域，特别涉及一种采集器，用以解决现有技术中数据采集过程中采集器不能兼容多种不同类型仪表的技术问题。包括：电源供电及管理电路与外部电源电连接，并与采集器MCU、M‑Bus通讯接口、第一RS485通讯接口、无线通讯接口、可插拔接口模块电路、协议存储器EEPROM、数据存储器及高精度RTC时钟电连接；采集器MCU通过可插拔接口模块电路分别与M‑Bus通讯接口、第一RS485通讯接口、无线通讯接口连接；采集器MCU分别与协议存储器EEPROM、数据存储器电连接；M‑Bus通讯接口与M‑Bus仪表连接；第一RS485通讯接口与RS485仪表连接；无线通讯接口与无线仪表无线连接。与现有技术相比，本实用新型能够兼容多种不同类型仪表进行数据采集，降低了设备成本，简化了采集过程。
Description
技术领域
本实用新型属于数据采集技术领域，尤其涉及一种采集器。
背景技术
随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，商品化的住宅规模不断扩大，居民对住宅的物业管理质量要求也越来越高。与居民生活息息相关水、电、气等服务，要求也越来越高。传统中，水、电、气、热等服务数据的采集是由专门的工作人员、逐户上门统计，这样的采集方式与现代生活方式的矛盾日益严重，造成抄表入户难、服务人员劳动强度大、效率低下以及错误率高。近年来，采用远传仪表进行数据采集的技术发展迅速，一般电表采用RS485总线进行数据采集传输，而水表、热表、气表采用仪表总线(M-Bus，meter Bus)总线进行数据传输，但现有的采集器无法兼容四表的物理网络，多种不同类型仪表需要各自配备相匹配的采集器才能进行数据采集，提高了数据采集时的设备成本，使得采集过程复杂化。
发明内容
为解决现有技术中数据采集过程中采集器不能兼容多种不同类型仪表的技术问题，本实用新型提供一种采集器，以实现同一采集器能够兼容多种不同仪表进行数据采集，降低设备成本，简化采集过程。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种采集器，包括：采集器微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)、电源供电及管理电路、M-Bus通讯接口、第一RS485通讯接口、无线通讯接口、可插拔接口模块电路、协议存储器EEPROM、数据存储器及高精度RTC时钟；
其中，电源供电及管理电路与外部电源电连接，并与采集器MCU、M-Bus通讯接口、第一RS485通讯接口、无线通讯接口、可插拔接口模块电路、协议存储器EEPROM、数据存储器及高精度RTC时钟电连接；
采集器MCU通过可插拔接口模块电路分别与M-Bus通讯接口、第一RS485通讯接口、无线通讯接口连接；采集器MCU分别与协议存储器EEPROM、数据存储器及高精度RTC时钟电连接；
M-Bus通讯接口，通过M-Bus总线，与多个M-Bus仪表连接；
M-Bus通讯接口，包括：升压电路、发送调制电路、整型电路、接收电路、过载保护电路及自动保护恢复电路；升压电路将电源供电及管理电路输入的电压进行升压并供给发送调制电路；M-Bus通讯接口接收到采集器MCU的控制命令后，通过发送调制电路向M-Bus仪表发送控制信号，从M-Bus仪表采集到的仪表数据信息，经整型电路去除噪音后，进入接收电路；过载保护电路，当M-Bus总线电流高于设定阈值，触发过载保护，过载保护电路关闭M-Bus总线输出；自动保护恢复电路，当触发过载保护后，用于试探性恢复M-Bus总线输出。若此时过载解除，总线将恢复工作。否则继续做响应保护处理；
第一RS485通讯接口，通过RS485总线，与多个RS485仪表连接，接收RS485仪表的仪表数据信息；
第一RS485通讯接口，包括：RS485保护电路、RS485通讯电路及RS485输出电源；RS485保护电路，防止静电或高压脉冲损坏RS485通讯电路；RS485通讯电路，接收采集器MCU发送的控制信号，向RS485仪表发送控制信号，并将从RS485仪表采集到仪表数据信息传递给采集器MCU；RS485输出电源，将电源供电及管理电路输入的电压调整为RS485仪表可用的供电电压，并给RS485仪表供电；
无线通讯接口，与无线仪表无线连接，并与外部设备中的无线集中器无线连接；
无线通讯接口，包括：Lora无线模块及天线；Lora无线模块与采集器MCU双向通讯，接收采集器MCU发送的信号，并向采集器MCU发送无线仪表数据信息；天线，在无线通讯接口与无线仪表之间，以及无线通讯接口与无线集中器之间传递信号。
较佳地，采集器还包括：第二RS485通讯接口，分别与电源供电管理电路、采集器MCU电连接，并与外部设备中的有线集中器连接；
第二RS485通讯接口，包括：电源隔离电路及第二RS485通讯电路；电源隔离电路将电源供电及管理电路与第二RS485通讯电路电气隔离；第二RS485通讯电路实现采集器MCU与有线集中器之间的数据通讯。
较佳地，M-Bus通讯接口，还包括：总线电压检测电路。
较佳地，采集器还包括：38kHz载波红外通讯电路，分别与电源供电及管理电路、采集器MCU电连接。
本实用新型有益效果包括：
与现有技术相比，本实用新型提供的采集器能够兼容多种不同仪表进行数据采集，降低了设备成本，简化了采集过程。
附图说明
在附图中：
图1为本实用新型中采集器与无线集中器连接时的结构示意图；
图2为本实用新型中采集器与有线集中器连接时的结构示意图。
附图标记说明：1采集器；10采集器MCU；11电源供电及管理电路；12M-Bus通讯接口；120升压电路；121发送调制电路；122整型电路；123接收电路；124过载保护电路；125自动保护恢复电路；126总线电压检测电路；13第一RS485通讯接口；130RS485保护电路；131RS485通讯电路；132RS485输出电源；14无线通讯接口；140Lora无线模块；141天线；15可插拔接口模块电路；16协议存储器EEPROM；17数据存储器；18高精度RTC时钟；19第二RS485通讯接口；190电源隔离电路；191第二RS485通讯电路；20 38kHz载波红外通讯电路；2外部电源；3M-Bus仪表；30M-Bus总线；4RS485仪表；40RS485总线；5无线仪表；6无线集中器；7有线集中器。
具体实施方式
下面结合附图，用具体实施例对本实用新型进行详细描述。
参阅图1所示，本实用新型提供的采集器，包括：采集器MCU10、电源供电及管理电路11、M-Bus通讯接口12、第一RS485通讯接口13、无线通讯接口14、可插拔接口模块电路15、协议存储器EEPROM16、数据存储器17及高精度RTC时钟18；
其中，电源供电及管理电路11与外部电源2电连接，并与采集器MCU10、M-Bus通讯接口12、第一RS485通讯接口13、无线通讯接口14、可插拔接口模块电路15、协议存储器EEPROM16、数据存储器17及高精度RTC时钟18电连接；电源供电及管理电路，为开关电路，为与其连接的其它模块供电，通过采集器MCU控制打开需要工作的模块，并可以关闭不需要工作的模块，以降低整机功耗；
采集器MCU10通过可插拔接口模块电路15分别与M-Bus通讯接口12、第一RS485通讯接口13、无线通讯接口14连接；M-Bus通讯接口、第一RS485通讯接口、无线通讯接口设计成可插拔的模块，一方面便于根据仪表的类型实现选择组合安装，另一方面出现故障时便于拆卸维修。采集器MCU10分别与协议存储器EEPROM16、数据存储器17及高精度RTC时钟18电连接；协议存储器EEPROM16配合采集器MCU进行编码和解码，数据存储器17为Flash存储器，用于存储经采集器MCU解码生成的统一的仪表数据信息，高精度时钟RTC为采集器MCU提供精确的时间基准。
M-Bus通讯接口12，通过M-Bus总线30，与多个M-Bus仪表3连接；
M-Bus通讯接口12，包括：升压电路120、发送调制电路121、整型电路122、接收电路123、过载保护电路124及自动保护恢复电路125；升压电路120将电源供电及管理电路11输入的电压进行升压并供给发送调制电路121；M-Bus通讯接口12接收到采集器MCU10的控制命令后，通过发送调制电路121向M-Bus仪表3发送控制信号，从M-Bus仪表3采集到的仪表数据信息，首先经整型电路122去除噪音后，进入接收电路123；接收电路123将采集到的M-BUS仪表信息传送给采集器MCU；整型电路122，包括运放及辅助滤波电路，将接收到的信号降噪；接收电路123，由限压电路、电压跟随器等组成，限压电路用来防止过高电压损坏后级电路，电压跟随器用来降低输入阻抗，接收电路123将信号传输给采集器MCU进行信号解码。过载保护电路124，当M-Bus总线30电流高于设定阈值时，触发过载保护，过载保护电路124关闭M-Bus总线30输出；
自动保护恢复电路125，当触发过载保护后，用于恢复M-Bus总线30输出；自动保护恢复电路在等待设定的固定时值后，尝试打开M-Bus总线，若仍触发过载保护，则继续等待设定的固定时值后，再次尝试打开M-Bus总线，如此循环，直到过载保护解除或M-Bus总线关闭时间到达，M-Bus总线恢复工作。
第一RS485通讯接口13，通过RS485总线40，与多个RS485仪表4连接，接收RS485仪表4的仪表数据信息；
第一RS485通讯接口13，包括：RS485保护电路130、RS485通讯电路131及RS485输出电源132；RS485保护电路130，使用瞬态抑制二极管和电阻，组成抗静电电路，防止静电或高压脉冲损坏RS485通讯电路131；RS485通讯电路131，实现RS485总线40与采集器MCU10之间的双向数据传输，接收采集器MCU10发送的控制信号，向RS485仪表4发送控制信号，并将从RS485仪表4采集到仪表数据信息传递给采集器MCU10；RS485输出电源132，将电源供电及管理电路11输入的电压调整为RS485仪表4可用的供电电压，即12V的直流电压，并给RS485仪表4供电；安装现场，有些RS485仪表需要12V的直流电压供电。
无线通讯接口14，与无线仪表5无线连接，并与外部设备中的无线集中器6无线连接；
无线通讯接口14，包括：Lora无线模块140及天线141；Lora无线模块140与采集器MCU10双向通讯，接收采集器MCU10发送的信号，并向采集器MCU10发送无线仪表5数据信息；天线141，在无线通讯接口14与无线仪表5之间，以及无线通讯接口14与无线集中器6之间传递信号。
较佳地，参阅图2所示，采集器1还包括：第二RS485通讯接口19，分别与电源供电管理电路11、采集器MCU10电连接，并与外部设备中的有线集中器7连接；
第二RS485通讯接口19，包括：电源隔离电路190及第二RS485通讯电路191；电源隔离电路190将电源供电及管理电路11与第二RS485通讯电路191电气隔离，防止接入的设备和采集器不共地而形成环流或危险电压，危及人身和设备安全；第二RS485通讯电路191实现采集器MCU10与有线集中器7之间的数据通讯。
较佳地，参阅图1和图2所示，M-Bus通讯接口12，还包括：总线电压检测电路126，通过电阻分压和补偿处理后，对总线电压信号进行检测，用于采集器的调试、监测和维修使用。
较佳地，参阅图1和图2所示，采集器1还包括：38kHz载波红外通讯电路20，分别与电源供电及管理电路11、采集器MCU10电连接。电源供电及管理电路11向38kHz载波红外通讯电路供电，38kHz载波红外通讯电路用于采集器1与手持式红外设备的数据通讯。
工作原理及过程：
首先，采集器MCU生成控制信号，通过可插拔接口模块电路发送给其上连接的M-Bus通讯接口、第一RS484通讯接口和无线通讯接口；
其次，M-Bus通讯接口向与其连接的M-Bus仪表发送信号，并采集M-Bus仪表信息，回传给采集器MCU；第一RS485通讯接口向与其连接的RS485仪表发送信号，并采集RS485仪表信息，回传给采集器MCU；无线通讯接口向与其连接的无线仪表发送信号，并采集无线仪表信息，回传给采集器MCU；
然后，采集器MCU读取协议存储器EEPROM，生成查询编码信息，并对接收到的M-Bus仪表信息、RS485仪表信息及无线仪表信息进行解码，生成统一的仪表信息，并存储在数据存储器中；
最后，若与采集器连接的是无线集中器，则采集器MCU通过无线通讯接口，将统一的仪表信息发送给无线集中器；若与采集器连接的是有线集中器，则采集器MCU通过第二RS485通讯接口，将统一的仪表信息发送给有线集中器。
综上所述，与现有技术相比，本实用新型提供的采集器能够兼容多种不同类型的仪表进行数据采集，降低了设备成本，简化了采集过程。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种采集器，其特征在于，包括：采集器MCU、电源供电及管理电路、M-Bus通讯接口、第一RS485通讯接口、无线通讯接口、可插拔接口模块电路、协议存储器EEPROM、数据存储器及高精度RTC时钟；
其中，电源供电及管理电路与外部电源电连接，并与采集器MCU、M-Bus通讯接口、第一RS485通讯接口、无线通讯接口、可插拔接口模块电路、协议存储器EEPROM、数据存储器及高精度RTC时钟电连接；
采集器MCU通过可插拔接口模块电路分别与M-Bus通讯接口、第一RS485通讯接口、无线通讯接口连接；采集器MCU分别与协议存储器EEPROM、数据存储器及高精度RTC时钟电连接；
M-Bus通讯接口，通过M-Bus总线，与多个M-Bus仪表连接；
M-Bus通讯接口，包括：升压电路、发送调制电路、整型电路、接收电路、过载保护电路及自动保护恢复电路；升压电路将电源供电及管理电路输入的电压进行升压并供给发送调制电路；M-Bus通讯接口接收到采集器MCU的控制命令后，通过发送调制电路向M-Bus仪表发送控制信号，从M-Bus仪表采集到的仪表数据信息，经整型电路去除噪音后，进入接收电路；过载保护电路，当M-Bus总线电流高于设定阈值，触发过载保护，过载保护电路关闭M-Bus总线输出；自动保护恢复电路，当触发过载保护后，用于恢复M-Bus总线输出；
第一RS485通讯接口，通过RS485总线，与多个RS485仪表连接，接收RS485仪表的仪表数据信息；
第一RS485通讯接口，包括：RS485保护电路、RS485通讯电路及RS485输出电源；RS485保护电路，防止静电或高压脉冲损坏RS485通讯电路；RS485通讯电路，接收采集器MCU发送的控制信号，向RS485仪表发送控制信号，并将从RS485仪表采集到仪表数据信息传递给采集器MCU；RS485输出电源，将电源供电及管理电路输入的电压调整为RS485仪表可用的供电电压，并给RS485仪表供电；
无线通讯接口，与无线仪表无线连接，并与外部设备中的无线集中器无线连接；
无线通讯接口，包括：Lora无线模块及天线；Lora无线模块与采集器MCU双向通讯，接收采集器MCU发送的信号，并向采集器MCU发送无线仪表数据信息；天线，在无线通讯接口与无线仪表之间，以及无线通讯接口与无线集中器之间传递信号。
2.如权利要求1所述的采集器，其特征在于，包括：采集器还包括：第二RS485通讯接口，分别与电源供电管理电路、采集器MCU电连接，并与外部设备中的有线集中器连接；
第二RS485通讯接口，包括：电源隔离电路及第二RS485通讯电路；电源隔离电路将电源供电及管理电路与第二RS485通讯电路电气隔离；第二RS485通讯电路实现采集器MCU与有线集中器之间的数据通讯。
3.如权利要求1或2所述的采集器，其特征在于，包括：M-Bus通讯接口，还包括：总线电压检测电路。
4.如权利要求1或2所述的采集器，其特征在于，包括：采集器还包括：38kHz载波红外通讯电路，分别与电源供电及管理电路、采集器MCU电连接。
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