CN207442916U - 一种多元数据远程采集终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及远程数据监测技术领域，尤其涉及一种多元数据远程采集终端，本实用新型采用了以MCU单元为核心，集信息采集模块、电量监控模块和远程信息传输模块为一体的技术设计方法，解决了人工监测不准确、易出事故的技术问题，达到了自动监测、自动报警、远程监控的技术效果；采用双通道对数据进行双重采集、并对比信号差异的技术设计，解决了所采集的信号不准确或出现信息采集故障不能及时发现的技术问题，通过对比信号达到了采集信号故障报警的技术效果；采用Zigbee网络、GPRS网络和Internet网络无线远程监测的技术方法，解决了传统监测方法必须近距离监测的局限性，达到了多元数据实时、远程、不间断高效率地监测的技术效果。

Description

一种多元数据远程采集终端

技术领域

本实用新型涉及远程数据监测技术领域，尤其涉及一种多元数据远程采集终端。

背景技术

在进行数据采集时，由于许多被测对象距离较远或现场危险，只能在远距离的地方进行测量，然后传输出去，这便产生了远程数据采集系统。远程数据采集系统有着自身的特点：首先，为了精确和全方位获取环境信息，系统一般要提供多个采集通道进行高速采样；其次，为方便用户随时了解系统的运行状况，系统在高速采样的同时，必须能以异步接收和处理控制站的命令、传输用户所需数据；另外，远程数据采集系统一般仅靠电池供电，于是低功耗成为衡量系统性能的重要指标。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种多元数据远程采集终端，采用了以MCU单元为核心，集信息采集模块、电量监控模块和远程信息传输模块为一体的技术设计方法，解决了人工监测不准确、易出事故的技术问题，达到了自动监测、自动报警、远程监控的技术效果；采用双通道对数据进行双重采集、并对比信号差异的技术设计，解决了所采集的信号不准确或出现信息采集故障不能及时发现的技术问题，通过对比信号达到了采集信号故障时自动报警的技术效果；采用Zigbee网络、GPRS网络和Internet网络无线远程监测的技术方法，解决了传统监测方法必须近距离监测的局限性，达到了多元数据实时、远程、不间断高效率地监测的技术效果。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括Zigbee网络、GPRS网络、Internet网络、中心服务器和远程监控手机；GPRS网络一侧无线交互连接Zigbee网络，GPRS网络另一侧和Internet网络连接，远程监控手机通过GPRS信号连接在GPRS网络上，中心服务器通过有线连接在Internet网络上；Zigbee网络内包括Zigbee收发模块和N个数据采集装置；Zigbee收发模块一侧通过Zigbee信号无线连接数据采集装置，Zigbee收发模块另一侧无线连接GPRS网络；

进一步优化本技术方案，所述的数据采集装置包括MCU单元、电量管理模块、信号处理单元、信号采集模块和Zigbee模块；信号处理单元的输入端连接有N个信号采集模块，信号处理单元的输出端连接MCU单元的I/O口；电量管理模块的电源输出端连接MCU单元的电源脚；Zigbee模块连接在MCU单元的串口上，MCU单元通过Zigbee模块连接在Zigbee网络上；MCU单元一侧并行连接有温度补偿模块，MCU单元另一侧安装有扩充接口和存储器；

进一步优化本技术方案，所述的信号采集模块包括传感器A、传感器B、差分电路和积分电路；传感器A的输出端连接有滤波放大电路A，传感器B的输出端连接有滤波放大电路B；滤波放大电路A的输出端和滤波放大电路B的输出端同时连接差分电路的输入端；滤波放大电路A的输出端和滤波放大电路B的输出端同时连接积分电路的输入端；

进一步优化本技术方案，所述的信号处理单元包括电压跟随电路、缓存器、A/D转换电路和时钟电路；积分电路的输出端和差分电路的输出端连接在电压跟随电路的输入端上，电压跟随电路的输出端连接缓存器，电压跟随电路通缓存器连接在A/D转换电路的数据输入端上，A/D转换电路的输出端连接MCU单元的I/O上；时钟电路的输出端连接电压跟随电路和A/D转换电路；

进一步优化本技术方案，所述的电量管理模块包括外电源接口、UPS电源、整流稳压电路和继电器；整流稳压电路的输入端分别连接外电源接口和UPS电源；整流稳压电路的输出端连接有继电器，继电器的输出口安装有电路输出端，UPS电源上安装有电量测量模块；电量测量模块的信号输出端连接MCU单元；

进一步优化本技术方案，所述的传感器A和传感器B可为温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、声音传感器或风力传感器等传感器中的同一种；

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、使用MCU单元作为主控单元，设备简单有效，控制方法直接可靠，且系统集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,可扩展能力强，具有极高性能价格比；2、利用Zigbee网络实现近距离的桥接式无线监控和利用GPRS网络实现远程信号传输,两种信息传输方式互补优缺点，使装置既有Zigbee网络桥接、网状通信功能和GPRS网络超远距离信息传递的优点，方便控制者实现远程控制；3、自动报警、自动监测、远程监测，无需人工，节约资本。

附图说明

图1是本系统网络信息传输结构图；

图2是数据采集装置内部结构图；

图3是信号采集模块结构图；

图4是信号处理单元结构图；

图5是电量管理模块结构图；

图6是装置控制流程图。

图中，1、Zigbee网络；2、GPRS网络；3、Internet网络；4、中心服务器；5、远程监控手机；6、Zigbee收发模块；7、数据采集装置；71、MCU单元；72、电量管理模块；73、温度补偿模块；74、Zigbee模块；75、存储器；76、扩充接口；77、信号处理单元；78、信号采集模块；781、传感器A；782、传感器B；783、滤波放大电路A；784、滤波放大电路B；785、差分电路；786、积分电路；771、电压跟随电路；772、缓存器；773、A/D转换电路；774、时钟电路；721、外电源接口；722、整流稳压电路；723、UPS电源；724、电量测量模块；725、继电器；726、电路输出端。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：如图1-6所示，包括Zigbee网络1、GPRS网络2、Internet网络3、中心服务器4和远程监控手机5；GPRS网络2一侧无线交互连接Zigbee网络1，GPRS网络2另一侧和Internet网络3连接，远程监控手机5通过GPRS信号连接在GPRS网络2上，中心服务器4通过有线连接在Internet网络3上；Zigbee网络1内包括Zigbee收发模块6和N个数据采集装置7；Zigbee收发模块6一侧通过Zigbee信号无线连接数据采集装置7，Zigbee收发模块6另一侧无线连接GPRS网络2；

所述的数据采集装置7包括MCU单元71、电量管理模块72、信号处理单元77、信号采集模块78和Zigbee模块74；信号处理单元77的输入端连接有N个信号采集模块78，信号处理单元77的输出端连接MCU单元71的I/O口；电量管理模块72的电源输出端连接MCU单元71的电源脚；Zigbee模块74连接在MCU单元71的串口上，MCU单元71通过Zigbee模块74连接在Zigbee网络1上；MCU单元71一侧并行连接有温度补偿模块73，MCU单元71另一侧安装有扩充接口76和存储器75；

所述的信号采集模块78包括传感器A781、传感器B782、差分电路785和积分电路786；传感器A781的输出端连接有滤波放大电路A783，传感器B782的输出端连接有滤波放大电路B784；滤波放大电路A783的输出端和滤波放大电路B784的输出端同时连接差分电路785的输入端；滤波放大电路A783的输出端和滤波放大电路B784的输出端同时连接积分电路786的输入端；

所述的信号处理单元77包括电压跟随电路771、缓存器772、A/D转换电路773和时钟电路774；积分电路786的输出端和差分电路785的输出端连接在电压跟随电路771的输入端上，电压跟随电路771的输出端连接缓存器772，电压跟随电路771通缓存器772连接在A/D转换电路773的数据输入端上，A/D转换电路773的输出端连接MCU单元71的I/O上；时钟电路774的输出端连接电压跟随电路771和A/D转换电路773；

所述的电量管理模块72包括外电源接口721、UPS电源723、整流稳压电路722和继电器725；整流稳压电路722的输入端分别连接外电源接口721和UPS电源723；整流稳压电路722的输出端连接有继电器725，继电器725的输出口安装有电路输出端726，UPS电源723上安装有电量测量模块724；电量测量模块724的信号输出端连接MCU单元71；

所述的传感器A781和传感器B782可为温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、声音传感器或风力传感器等传感器中的同一种。

如图1为本实用新型的信息传输图，本装置为多元数据信息采集终端，信息传输主要依靠GPRS网络2、Internet网络3和Zigbee网络1三网络相互交互传输来实现；其中Zigbee网络1的作用是现实短距离的网状式信息传输，GPRS网络2的作用是实现远距离的信息传输；而Internet网络3的作用是使所检测的数据上传至因特网上，便于中心服务器4下载；用户还可通过远程监控手机5实现手机监测。

图2中，为终端数据采集装置7的内部结构图，数据采集装置7的核心部件为MCU单元71，其通过信号处理单元77对信号采集模块78传输来的信号进行分析整理，后通过Zigbee模块74将分析后的数据上传至GPRS网络2、Internet网络3和Zigbee网络1中；而装置另设置有扩充接口76，方便外来数据或设备中的接入；其次，因大多传感设备受环境温度影响较严重，因此本设备加入温度补偿模块73，通过其对数据进行偏移修正，保证数据的准确性；

而图3为信号采集模块78的结构图，结合图6可看出。本装置的创新点在于对于同一信号采用两个传感器进行采集，并对这两个信号进行差分计算，分析其差值大小，若差值较大，则表明有一信号采集不准确，即判断信号采集故障，此时电路报警；这样方式大大提高了所采集信号的可靠性；

而图5中，本装置又加入了UPS电源723，保证了采集装置的续航性。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种多元数据远程采集终端，其特征在于：包括Zigbee网络(1)、GPRS网络(2)、Internet网络(3)、中心服务器(4)和远程监控手机(5)；GPRS网络(2)一侧无线交互连接Zigbee网络(1)，GPRS网络(2)另一侧和Internet网络(3)连接，远程监控手机(5)通过GPRS信号连接在GPRS网络(2)上，中心服务器(4)有线连接在Internet网络(3)上；Zigbee网络(1)内包括Zigbee收发模块(6)和N个数据采集装置(7)；Zigbee收发模块(6)一侧通过Zigbee信号无线连接数据采集装置(7)，Zigbee收发模块(6)另一侧无线连接GPRS网络(2)。

2.根据权利要求1所述的一种多元数据远程采集终端，其特征在于：数据采集装置(7)包括MCU单元(71)、电量管理模块(72)、信号处理单元(77)、信号采集模块(78)和Zigbee模块(74)；信号处理单元(77)的输入端连接有N个信号采集模块(78)，信号处理单元(77)的输出端连接MCU单元(71)的I/O口；电量管理模块(72)的电源输出端连接MCU单元(71)的电源脚；Zigbee模块(74)连接在MCU单元(71)的串口上，MCU单元(71)通过Zigbee模块(74)连接在Zigbee网络(1)上；MCU单元(71)一侧并行连接有温度补偿模块(73)，MCU单元(71)另一侧安装有扩充接口(76)和存储器(75)。

3.根据权利要求2所述的一种多元数据远程采集终端，其特征在于：信号采集模块(78)包括传感器A(781)、传感器B(782)、差分电路(785)和积分电路(786)；传感器A(781)的输出端连接有滤波放大电路A(783)，传感器B(782)的输出端连接有滤波放大电路B(784)；滤波放大电路A(783)的输出端和滤波放大电路B(784)的输出端同时连接差分电路(785)的输入端；滤波放大电路A(783)的输出端和滤波放大电路B(784)的输出端同时连接积分电路(786)的输入端。

4.根据权利要求2或3所述的一种多元数据远程采集终端，其特征在于：信号处理单元(77)包括电压跟随电路(771)、缓存器(772)、A/D转换电路(773)和时钟电路(774)；积分电路(786)的输出端和差分电路(785)的输出端连接在电压跟随电路(771)的输入端上，电压跟随电路(771)的输出端连接缓存器(772)，电压跟随电路(771)通缓存器(772)连接在A/D转换电路(773)的数据输入端上，A/D转换电路(773)的输出端连接MCU单元(71)的I/O上；时钟电路(774)的输出端连接电压跟随电路(771)和A/D转换电路(773)。

5.根据权利要求2所述的一种多元数据远程采集终端，其特征在于：电量管理模块(72)包括外电源接口(721)、UPS电源(723)、整流稳压电路(722)和继电器(725)；整流稳压电路(722)的输入端分别连接外电源接口(721)和UPS电源(723)；整流稳压电路(722)的输出端连接有继电器(725)，继电器(725)的输出口安装有电路输出端(726)，UPS电源(723)上安装有电量测量模块(724)；电量测量模块(724)的信号输出端连接MCU单元(71)。

6.根据权利要求3所述的一种多元数据远程采集终端，其特征在于：传感器A(781)和传感器B(782)可为温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、声音传感器或风力传感器等传感器中的同一种。