CN209070711U - 一种基于lora的数据采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LORA的数据采集设备，属于建筑工地环境与状态智能化监管领域，该设备内设置有核心处理器、系统时钟、电源系统、串行总线数据接口电路、LORA模块，设备设置有串行总线数据接口和电源接口；所述电源系统设置有DC/DC转换芯片，电源系统分别连接核心处理器、串行总线数据接口电路和LORA模块；核心处理器连接系统时钟，并分别连接串行总线数据接口电路、LORA模块，设备通过核心处理器以一定的时序和采集周期进行数据采集。本实用新型实现对建筑施工现场各种环境参数的实时监控，为建筑施工项目安全顺利的进行提供数据保证。

Description

一种基于LORA的数据采集设备

技术领域

本实用新型涉及建筑工地环境与状态智能化监管领域，具体地说是一种基于LORA的数据采集设备。

背景技术

作为施工现场的建筑工地，实时环境监测以及施工现场的用水、用电情况的监测对工程施工的安全正常运转具有重要意义，包括工地施工环境的温湿度、扬尘等环境监测，施工场地的水表、电表等仪表监测，通过监测可以实时掌握施工现场的环境和施工过程中水电的消耗。

现有的应用在建筑施工现场的环境监测装置，大多采用有线的数据传输形式，对水电消耗及环境参数进行数据采集，这种采集方式对传感器的安装位置要求较高，也对布局产生的地理位置影响较大，在施工现场需要架设很多数据传输电缆，存在抗干扰能力低，受施工现场位置限制等局限，不能满足施工建筑现场实时监控的要求，同时在安全方面，存在触电等一定的安全隐患。

发明内容

本实用新型的技术任务是针对以上不足之处，提供一种基于LORA的数据采集设备，实现对建筑施工现场各种环境参数的实时监控，为建筑施工项目安全顺利的进行提供数据保证。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于LORA的数据采集设备，该设备内设置有核心处理器、系统时钟、电源系统、串行总线数据接口电路、LORA模块，设备设置有串行总线数据接口和电源接口；

所述电源系统设置有DC/DC转换芯片，电源系统分别连接核心处理器、串行总线数据接口电路和LORA模块，电源系统用于电压转换，设备采用12V直流稳压供电体系，DC/DC转换芯片将输入的12V供电电压转变成供接口及芯片正常工作所需的3.3V电压；

核心处理器连接系统时钟，并分别连接串行总线数据接口电路、LORA模块，设备通过核心处理器以一定的时序和采集周期进行数据采集，采集的数据经LORA模块透明转发至云端服务器。

核心处理器一方面按照一定的时序以及采集周期，通过串行总线数据接口读取仪表及传感器数据参数，将接收到的数据参数写入LORA模块的数据缓存区；另一方面，LORA模块通过LORA无线网络连接LORA数据采集终端；同时，核心处理器通过LORA模块，接收LORA发送的数据与控制指令。

为适应产距离传输的要求，采用LORA作为无线传感节点，通过TTL串行接口实现与核心处理器的数据收发。

优选的，该设备还包括多个LORA采集终端，LORA采集终端通过LORA无线信号连接LORA模块。LORA采集终端可以是单独的LORA采集终端设备，也可以是设置在仪表传感器内的LORA模块，LORA采集终端设备通过LORA无线信号连接数据采集设备里的LORA模块，仪表传感器内的LORA模块与数据采集设备里的LORA模块配对，通过LORA无线信号连接进行数据传输。

优选的，所述串行总线数据接口电路包括RS-232串行总线数据接口电路和RS-485串行总线数据接口电路，相应的，串行总线数据接口包括RS-232串行总线数据接口和RS-485串行总线数据接口。通过设置RS-232和RS-485串行总线数据接口，适应各种仪表和传感器接口形式。

优选的，所述核心处理器为STM32F103VET6型ARM芯片，芯片采用3.3V供电。

优选的，所述系统时钟采用8MHz的外接晶振作为振荡电路，为系统提供时钟。

优选的，RS-232串行总线数据接口电路采用ADM3202ARN作为接口处理芯片，RS-485串行总线数据接口电路采用MAX3485作为接口处理芯片，ADM3202ARN和MAX3485芯片均采用3.3V供电。ADM3202ARN将传感器及仪表的RS-232接口的数据通过电平转换，变成核心处理器可以识别的TTL电平，实现传感器及仪表RS-232接口与核心处理器的数据收发；MAX3485将传感器及仪表的RS-485接口的数据通过电平转换，变成核心处理器可以识别的TTL电平，实现传感器及仪表RS-485接口与核心处理器的数据收发。

优选的，该设备还设置有以太网数据接口。为适应GPRS信号弱的检测环境，设备配有以太网数据接口，可以通过网线的形式进行数据传输。

进一步的，设备还设置有运行状态指示灯，以实时观测设备运行状态。

进一步的，设备还设置有嵌入式代码调试与仿真接口。

优选的，该设备为方形盒体，所述核心处理器、系统时钟、电源系统、串行总线数据接口电路、LORA模块布置于盒体内，盒体外部两侧对称设置有固定耳板，固定耳板上开设有固定孔。固定孔用于安装固定螺丝，设备通过固定螺丝安装固定；盒体上开设有电源输入接口、以太网数据接口、RS-232串行总线数据接口和RS-485串行总线数据接口。

设备安装在被检测对象附近方圆3km范围内均可。

基于LORA的数据采集设备能解决以下建筑工地环境数据实时监测的问题：

（1）建筑施工现场温度、湿度环境参数的采集，并将数据通过LORA进行数据传输。

（2）施工楼宇的水表、电表参数的采集，可以实现实时监控水表与电表的状态参数的功能。

（3）施工环境参数与水表、电表参数的实时监控，可以有效避免人工管控带来的信息不及时性，可以让监控人员通过监控数据及时发现设备运行的隐患，避免造成灾难性后果。

（4）采用LORA的无线数据传输方式，可以避免的在施工现场进行大规模电缆的铺设，既减少了人力成本以及出现故障后的排查难度，同时减少了大规模铺设电缆造成的安全隐患。

（5）LORA可以适应长距离数据传输，可以通过LORA的布局来实现对施工现场的全方位监测。

本实用新型的一种基于LORA的数据采集设备和现有技术相比，具有以下有益效果：

基于LORA的数据传输形式，极大的解决了在施工现场部署传感器采集设备的局限性，节省了在施工现场铺设线缆的成本以及人工成本，通过布置LORA无线采集设备，实现施工现场环境数据监测的全覆盖。

将LORA的无线数据采集功能应用在施工工地现场，使目前的施工现场具有智能化数字化的新特点，并将数字化设备与智能化设备投入到建筑行业，这在中国建筑行业的发展史上就有特殊的意义。

附图说明

图1是本实用新型的基于LORA的数据采集设备的原理图；

图2是设备盒体的俯视图；

图3是设备盒体的侧视图。

图中，1、方形盒体，2、固定耳板，3、固定孔，4、电源输入接口，5、以太网数据接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

一种基于LORA的数据采集设备，该设备内设置有核心处理器、系统时钟、电源系统、串行总线数据接口电路、LORA模块，设备设置有串行总线数据接口和电源接口。

所述电源系统设置有DC/DC转换芯片，电源系统分别连接核心处理器、串行总线数据接口电路和LORA模块，电源系统用于电压转换，设备采用12V直流稳压供电体系，DC/DC转换芯片将输入的12V供电电压转变成供接口及芯片正常工作所需的3.3V电压，核心处理器与数据接口的芯片电路均采用3.3V供电。

所述核心处理器为STM32F103VET6型ARM芯片，芯片采用3.3V供电。核心处理器连接系统时钟，所述系统时钟采用8MHz的外接晶振作为振荡电路，为系统提供时钟。核心处理器分别分别连接串行总线数据接口电路和LORA模块，设备通过核心处理器以一定的时序和采集周期进行数据采集，采集的数据经LORA模块发送至云端服务器。

所述串行总线数据接口电路包括RS-232串行总线数据接口电路和RS-485串行总线数据接口电路，相应的，串行总线数据接口包括RS-232串行总线数据接口和RS-485串行总线数据接口。通过设置RS-232和RS-485串行总线数据接口，适应各种仪表和传感器接口形式。

RS-232串行总线数据接口电路采用ADM3202ARN作为接口处理芯片，RS-485串行总线数据接口电路采用MAX3485作为接口处理芯片，ADM3202ARN和MAX3485芯片均采用3.3V供电。ADM3202ARN将传感器及仪表的RS-232接口的数据通过电平转换，变成核心处理器可以识别的TTL电平，实现传感器及仪表RS-232接口与核心处理器的数据收发；MAX3485将传感器及仪表的RS-485接口的数据通过电平转换，变成核心处理器可以识别的TTL电平，实现传感器及仪表RS-485接口与核心处理器的数据收发。

核心处理器一方面按照一定的时序以及采集周期，通过串行总线数据接口读取仪表及传感器数据参数，将接收到的数据参数写入LORA模块的数据缓存区；另一方面，LORA模块通过LORA无线网络连接LORA数据采集终端；同时，核心处理器通过LORA模块，接收LORA发送的数据与控制指令。

为适应产距离传输的要求，采用LORA作为无线传感节点，通过TTL串行接口实现与核心处理器的数据收发。

该设备还包括多个LORA采集终端，LORA采集终端通过LORA无线信号连接LORA模块。LORA采集终端可以是单独的LORA采集终端设备，也可以是设置在仪表传感器内的LORA模块，LORA采集终端设备通过LORA无线信号连接数据采集设备里的LORA模块，仪表传感器内的LORA模块与数据采集设备里的LORA模块配对，通过LORA无线信号连接进行数据传输。

该设备还设置有以太网数据接口。为适应GPRS信号弱的检测环境，设备配有以太网数据接口，可以通过网线的形式进行数据传输。

设备还设置有运行状态指示灯，以实时观测设备运行状态。

另外，设备还设置有嵌入式代码调试与仿真接口，以便于设备的调试。

如图2或图3所示，该设备为方形盒体1，外壳采用铝合金材质。所述核心处理器、系统时钟、电源系统、串行总线数据接口电路、LORA模块布置于方形盒体1内；方形盒体1外部两侧对称设置有固定耳板2，固定耳板2上开设有固定孔3。固定孔3用于安装固定螺丝，设备通过固定螺丝安装固定。方形盒体1上开设有电源输入接口4、以太网数据接口5、RS-232串行总线数据接口和RS-485串行总线数据接口。

设备安装在被检测对象附近方圆3km范围内均可。

本实用新型采用12V的电压输入，经过电压转换模块转换为3.3V，为设备中的STM32F103VET6型ARM芯片（以下简称STM32）、LORA模块以及RS-232、RS-485的电压转换芯片进行供电，以确保各个模块可感器都采用RS-232或RS-485的数据输出方式，故本实用新型分别预留了RS-232、RS-485的串行数据接口，来分别适应不同采集类传感器。RS-232、RS-485经过电平转换，转化为TTL与STM32进行数据通信，然后STM32将得到的数据传输至LORA模块，此时通过LORA模块以无线方式将采集到的数据发送出去，以达到无线传输的目的。通过使用无线传输进行数据传输，可以有效地避免地理位置的限制，以及无需进行大规模的线路铺设，节省了大量的人力物力，同时避免了由于错综复杂的线路导致的排故缓慢以及易造成施工阻碍等影响。

该设备实现了建筑施工现场以及楼宇的仪表和环境参数的实时采集与无线网络传输，为仪表的数据采集节省了大量的人力物力成本，同时可以做到实时监控。另外，采集数据通过无线传感网络的传输形式，省去的大量的传输线缆的铺设，既节省了成本又避免因为施工现场环境限制带来的传感器采集的局限性。

该设备针对建筑施工行业的现实需要，结合施工现场的工作环境以及传统数据采集在施工现场使用的问题以及局限而进行开发研制的，非常有针对性。综合机械、电气、自动化和计算机软硬件技术进行开发的此系统，实现智能化，可以有效减轻管理人员和巡视人员的工作强度，提高一线施工人员的安全性和可操作性，对人员安全、施工效率、综合监控等方面具有重要的意义。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (7)

1.一种基于LORA的数据采集设备，其特征在于该设备内设置有核心处理器、系统时钟、电源系统、串行总线数据接口电路、LORA模块，设备设置有串行总线数据接口和电源接口；

所述电源系统设置有DC/DC转换芯片，电源系统分别连接核心处理器、串行总线数据接口电路和LORA模块；

核心处理器连接系统时钟，并分别连接串行总线数据接口电路、LORA模块，设备通过核心处理器以一定的时序和采集周期进行数据采集；

该设备为方形盒体，所述核心处理器、系统时钟、电源系统、串行总线数据接口电路、LORA模块布置于盒体内，盒体外部两侧对称设置有固定耳板，固定耳板上开设有固定孔；

该设备还设置有以太网数据接口；

另外，该设备还包括多个LORA采集终端，LORA采集终端通过LORA无线信号连接LORA模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于LORA的数据采集设备，其特征在于所述串行总线数据接口电路包括RS-232串行总线数据接口电路和RS-485串行总线数据接口电路，相应的，串行总线数据接口包括RS-232串行总线数据接口和RS-485串行总线数据接口。

3.根据权利要求1所述的一种基于LORA的数据采集设备，其特征在于所述核心处理器为STM32F103VET6型ARM芯片。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于LORA的数据采集设备，其特征在于所述系统时钟采用8MHz的外接晶振作为振荡电路。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种基于LORA的数据采集设备，其特征在于RS-232串行总线数据接口电路采用ADM3202ARN作为接口处理芯片，RS-485串行总线数据接口电路采用MAX3485作为接口处理芯片。

6.根据权利要求1所述的一种基于LORA的数据采集设备，其特征在于设备还设置有运行状态指示灯。

7.根据权利要求1所述的一种基于LORA的数据采集设备，其特征在于设备还设置有嵌入式代码调试与仿真接口。