CN208954324U - 一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，该系统由多个采集终端与一个协调器终端组成，通过在采集终端上安装不同的传感器模块可以对不同的环境参数进行采集。采集终端通过协调器终端建立的zigbee网络进行数据传输。该采集器系统可以方便的进行终端增减，位置布置灵活。同时由协调器终端在将数据向互联网云端传送数据之前对数据进行计算处理，从而使传输的数据准确高效。本实用新型通过无线网络传输数据，组网灵活同时利用协调器芯片的计算能力将数据在向互联网云端传送数据之前对数据进行计算处理，从而使传输的数据准确高效。

Description

一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及一种数据采集器系统，尤其是一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统。

背景技术

随着我国现代化交通的发展，地铁建设在国内各个城市广泛开展。地铁建设以及投入运营数量的增加，对地铁运行环境变量的监控就变得急迫而富有意义。一方面传统的数据采集方式随着数据种类的增多变得结构复杂、维护困难、灵活性不够。另一方面，数据量越来越大使得终端采集的数据对传输链路的要求越来越高，传输的实时性要求也越来越高。传统的传输方式难以满足新技术发展对于数据采集的要求。现有的有线监测装置扩展性差，随着地铁建设的扩展性较差。采集终端对于数据没有分析预处理能力，将所有采集到的数据都交由远端服务中心处理，占用了大量的数据传输资源，造成了资源浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中问题，而提出的一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，包括采集终端和协调器终端；

所述采集终端包括采集终端外壳，及设置于采集终端外壳内的采集终端主板；所述采集终端主板包括采集MCU电路、采集无线收发电路、采集传感器接口电路、采集按键电路及采集指示灯电路，所述采集终端外壳上对应设置开关、复位按钮、传感器接口、天线接口、调试接口及状态指示灯；采集MCU电路连接采集无线收发电路、采集传感器接口电路、采集按键电路、采集指示灯电路，作为数据采集终端的核心；采集无线收发电路与天线接口相连；采集传感器接口电路通过外壳上的传感器接口连接到传感器，接收传感器采集的环境数据；采集MCU电路通过采集按键电路和采集指示灯电路分别连接主机壳上的按键和指示灯接口；

所述协调器终端包括协调器终端外壳和设置于外壳内的协调器终端主板；所述协调器终端主板包括协调器MCU电路、协调器无线收发电路、协调器按键电路、LCD控制电路及协调器指示灯电路；协调器终端外壳上对应设开关、天线接口、调试接口、复位按钮、状态指示灯、LCD显示屏及网络预留接口；协调器MCU电路连接协调器无线收发电路、协调器按键电路及协调器指示灯电路；协调器MCU电路通过协调器按键电路和协调器指示灯电路分别连接协调器终端外壳上的按键和指示灯；LCD控制电路连接协调器MCU电路与LCD显示屏，显示当前各数据采集终端回传的数据与工作状态；网络预留接口与协调器MCU电路的ARM对应引脚引出，用于将ARM数据输出上传。

其中，传感器为温湿度监测传感器、二氧化碳浓度监测传感器、噪声监测传感器、风机震动传感器、配电机柜内红外传感器、母线电压电流传感器其中一种或几种。

其中，采集无线收发电路和协调器无线收发电路的无线收发方式为Zigbee无线收发；采集无线收发电路和协调器无线收发电路均通过一Zigbee模块连接至外壳的天线接口。

其中，Zigbee模块选用CC2530F256芯片。

其中，采集MCU电路选用STC12C5A60S2芯片。

其中，协调器MCU电路选用STM32F10芯片。

本实用新型的优点与效果是：

本发明提供了一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，该系统由多个采集终端与一个协调器终端组成，通过在采集终端上安装不同的传感器模块可以对不同的环境参数进行采集。采集终端通过协调器终端建立的zigbee网络进行数据传输。该采集器系统可以方便的进行终端增减，位置布置灵活。同时由协调器终端在将数据向互联网云端传送数据之前对数据进行计算处理，从而使传输的数据准确高效。本发明通过无线网络传输数据，组网灵活同时利用协调器芯片的计算能力将数据在向互联网云端传送数据之前对数据进行计算处理，从而使传输的数据准确高效。

附图说明

图1是本实用新型的采集终端主板的结构示意图。

图2是本实用新型的采集终端外壳的结构示意图。

图3是本实用新型的协调器终端主板的结构示意图。

图4是本实用新型的协调器终端外壳的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

本实用新型提供了一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，包括采集终端1和协调器终端3；

其中，采集终端1包括采集终端外壳10，及设置于采集终端外壳10内的采集终端主板20；所述采集终端主板20包括采集MCU电路21、采集无线收发电路22、采集传感器接口电路23、采集按键电路24及采集指示灯电路25，采集终端外壳10上对应设置开关11、复位按钮12、传感器接口13、天线接口14、调试接口15及状态指示灯16；采集MCU电路21连接采集无线收发电路22、采集传感器接口电路23、采集按键电路24、采集指示灯电路25，作为数据采集终端1的核心；采集无线收发电路22与天线接口14相连；采集传感器接口电路23通过外壳上的传感器接口13连接到传感器，接收传感器采集的环境数据；采集MCU电路21通过采集按键电路24和采集指示灯电路25分别连接主机壳上的按键和指示灯接口16；采集终端主板20的结构示意图如图1所示。

协调器终端3包括协调器终端外壳30和设置于外壳内的协调器终端主板40；协调器终端主板40包括协调器MCU电路41、协调器无线收发电路42、协调器按键电路43、LCD控制电路44及协调器指示灯电路45；协调器终端外壳30上对应设开关31、天线接口32、调试接口33、复位按钮34、状态指示灯35、LCD显示屏36及网络预留接口37；协调器MCU电路41连接协调器无线收发电路42、协调器按键电路43及协调器指示灯电路45；协调器MCU电路41通过协调器按键电路43和协调器指示灯电路45分别连接协调器终端外壳30上的按键和指示灯35；LCD控制电路44连接协调器MCU电路41与LCD显示屏36，显示当前各数据采集终端1回传的数据与工作状态；网络预留接口37与协调器MCU电路41的ARM对应引脚引出，用于将ARM数据输出上传。协调器终端主板40的结构示意图如图3所示。

图2为采集终端1的采集终端外壳10的结构示图：包括开关11、复位按键12，指示灯16，天线14，调试接口15，传感器接口13。

如图2所示，图示的正面板上设置2个开关11，用于终端的启停与手动复位功能；在开关11上方有2个指示灯16，指示灯颜色为红、绿分别指示电源、联网是否正常。若电源正常则红灯亮、联网正常则绿灯亮，联网出现异常则绿灯闪烁；前侧15为调试接口，可以通过该接口为终端供电，供电标准电压为5V的直流电源。主机前侧13为传感器接口，用于与外部传感器相连。在后侧设有一个鞭状天线接口用以连接鞭状天线14来增强无线通讯性能。主机机身两侧装由用于固定螺丝孔，方便终端进行固定安装。

采集终端部分由传感器、集成于采集MCU电路21中的单片机数据处理模块、电源模块、射频收发模块组成。传感器与A/D转换模块相连，将采集到的信号进行A/D转换。采集端信号处理采用STC12C5A60S2系列芯片。射频收发模块为Zigbee模块，采用的芯片是TI公司生产的CC2530F256芯片，具有256kB的编程闪存和8kB的RAM用以建立的网络节点。

如图4所示，图4为协调器终端外壳30的示意图。图示结构中设置有2个按钮作为开关31，用来实现终端的启停与手动复位功能；同时设置2个指示灯35，指示灯颜色为红、绿分别指示电源、Zigbee组网情况是否正常。主机的上方设置LCD显示屏36，用于将协调及接收到的数据进行实时显示。主机前侧设置调试接口33，可以通过该接口为终端供电，供电标准电压为5V的直流电源。在主机后侧设有一个鞭状天线接口32，用以连接鞭状天线3来增强无线通讯性能，该天线选用通用天线即可。主机机身两侧装由用于固定螺丝孔，方便终端进行固定安装；在协调器终端上，主机后侧，天线接,32旁还留有网络预留接口37，连接至协调器MCU电路41的ARM接口，方便ARM所处理后的数据除在LCD屏幕显示外，进一步上传。

CC2530F256由天线将数据采集终端所得到数据交由处理器STM32F103处理器芯片，处理器对采集到的数据进行筛选、判断并通过LCD屏进行数据显示，同时如果有进一步上传需求的情况下，ARM对数据进行封装通过预留网络接口进行传输。

协调器负责整个无线传输网络的组建、管理以及维护。协调器是整个网络的核心，在网络组建时，判断是否允许终端节点(Zigbee数据采集端)加入以及给新加入的节点分配网络地址等。协调器由Zigbee网络模块、主控芯片、网络传输模块组成。协调器芯片选用CC2530F256芯片，该芯片以引脚方式直接主控微处理器相连接（本系统中主控芯片采用意法半导体公司生产的STM32F103芯片作为主控制器），Zigbee网络采用星型拓补结构，设备通电之后首先需要进行硬件和协议栈的初始化，然后开始组建网络，组网成功后开始侦听是否收到入网请求，有的话则允许加入并且分配给终端节点网络ID，开始监听节点是否有数据发送过来，最后通过UART串口将接收到的数据传递给ARM端。

区别于现有技术，本发明提供了一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，该系统由多个采集终端与一个协调器终端组成，通过在采集终端上安装不同的传感器模块可以对不同的环境参数进行采集。采集终端通过协调器终端建立的zigbee网络进行数据传输。该采集器系统可以方便的进行终端增减，位置布置灵活。同时由协调器终端在将数据向互联网云端传送数据之前对数据进行计算处理，从而使传输的数据准确高效。本发明通过无线网络传输数据，组网灵活同时利用协调器芯片的计算能力将数据在向互联网云端传送数据之前对数据进行计算处理，从而使传输的数据准确高效。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，其特征在于，包括采集终端和协调器终端；

所述采集终端包括采集终端外壳，及设置于采集终端外壳内的采集终端主板；所述采集终端主板包括采集MCU电路、采集无线收发电路、采集传感器接口电路、采集按键电路及采集指示灯电路，所述采集终端外壳上对应设置开关、复位按钮、传感器接口、天线接口、调试接口及状态指示灯；采集MCU电路连接采集无线收发电路、采集传感器接口电路、采集按键电路、采集指示灯电路，作为数据采集终端的核心；采集无线收发电路与天线接口相连；采集传感器接口电路通过外壳上的传感器接口连接到传感器，接收传感器采集的环境数据；采集MCU电路通过采集按键电路和采集指示灯电路分别连接主机壳上的按键和指示灯接口；

所述协调器终端包括协调器终端外壳和设置于外壳内的协调器终端主板；所述协调器终端主板包括协调器MCU电路、协调器无线收发电路、协调器按键电路、LCD控制电路及协调器指示灯电路；协调器终端外壳上对应设开关、天线接口、调试接口、复位按钮、状态指示灯、LCD显示屏及网络预留接口；协调器MCU电路连接协调器无线收发电路、协调器按键电路及协调器指示灯电路；协调器MCU电路通过协调器按键电路和显示电路分别连接协调器终端外壳上的按键和指示灯；LCD控制电路连接协调器MCU电路与LCD显示屏，显示当前各数据采集终端回传的数据与工作状态；网络预留接口与协调器MCU电路的ARM对应引脚引出，用于将ARM数据输出上传。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，其特征在于，传感器为温湿度监测传感器、二氧化碳浓度监测传感器、噪声监测传感器、风机震动传感器、配电机柜内红外传感器、母线电压电流传感器其中一种或几种。

3.根据权利要求1所述的基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，其特征在于，所述采集无线收发电路和协调器无线收发电路的无线收发方式为Zigbee无线收发；采集无线收发电路和协调器无线收发电路均通过一Zigbee模块连接至外壳的天线接口。

4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，其特征在于，所述Zigbee模块选用CC2530F256芯片。

5.根据权利要求1所述的基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，其特征在于，所述采集MCU电路选用STC12C5A60S2芯片。

6.根据权利要求1所述的基于边缘计算的环控机柜数据采集系统，其特征在于，所述协调器MCU电路选用STM32F10芯片。