CN211237107U - 一种安全监测的数据采集装置 - Google Patents

Abstract

发明名称：一种安全监测的数据采集装置，本实用新型涉及到安全监测技术领域，具体地说，涉及到一种安全监测的数据采集装置。本实用新型公开了一种安全监测的数据采集装置。本装置包括数据采集模块、数据通信模块、数据存储模块，温湿度模块、时钟模块、状态指示模块以及定位模块。本装置能够实现多传感器的数据实时采集，提供多种通信链路将数据传输到服务器，在传感器数据异常情况下，能够触发式采集传输到服务器；装置能够将采集到的原始数据本地保存，即使在通信链路失效的情况下，保证数据不丢失；装置自身提供定位功能，有效地防止装置被偷盗；装置在电量低的情况下，能够自动进入低功耗管理模式。本装置不仅降低了使用成本，同时保障了数据的安全不丢失，它主要用于安全监测上。

Description

一种安全监测的数据采集装置

技术领域

本发明涉及到安全监测技术领域，具体地说，涉及到一种安全监测的数据采集装置。

背景技术

随着科学技术的发展，环境的在线安全监测得到大家的关注。在工程项目上，对应力、降雨量、含水率、位移等监测对象进行监测时，需要使用的传感器种类繁多，数据采集装置是用户实时获取传感器数据的关键设备。

现有技术上，数据采集装置功能单一化，数据采集的接口偏少，只能接入有限的传感器数量；装置在和服务器之间数据通信上，通信方式单一，一般采用蜂窝网通信或以太网方式，设备工作在恶劣的野外环境下，一旦通信信号受环境影响中断，传感器数据将无法回传到服务器；装置缺少对传感器的数据分析能力，在监测对象发生异常时，不会及时将数据传输到服务器；在很多监测环境下，一般无法采用市电供电，只能采用太阳能和蓄电池结合的供电方式，很多数据采集传输装置存在功耗高的缺点，使得设备无法长期工作，增加了远程监测的成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明要解决的问题在于提供一种安全监测的数据采集装置，扩展传感器接入的数量和种类；提供多种和服务器的通信方法，即使在恶劣的环境下保证数据正常传输；实时对传感器数据进行采集分析，一旦检测环境异常实时，将数据实时传输到服务器；与此同时装置实时检测电量状态信息，自适应地调节自身功耗；已达到降低人工成本，提高数据采集传输时效性。

本发明采用以下技术方案：

本发明设计的是一种安全监测的数据采集装置，所述数据采集装置以恩智浦LPC54606J512为主控模块，板卡上集成了数据采集模块、数据通信模块、数据存储模块、温湿度模块、时钟模块、状态指示模块以及定位模块，所述的模块分别于主控模块通过电路连接。其中对外接口包括状态指示灯、RS485、RS232、电源输入接口、SD卡槽、SIM卡槽、LoRa天线接口、蜂窝天线接口、定位天线接口，所有的接口和外壳相连接。

数据采集模块以RS485、RS232接口和传感器对接，其中两路RS485接口可同时接入多个传感器；设备集成三种和服务器的通信方式，分别是蜂窝通信、北斗短报文和无线LoRa通信，蜂窝通信为主通信方式，设备能够根据工作网络状态智能自动切换通信方式；采集到的传感器数据自动存储到SD卡内，当SD卡空间存满时，会自动删除最旧的数据腾出空间来存储最新的数据内容。

装置能够实时采集多个传感器的数据，根据预设的参数，周期性将数据传输到服务器，与此同时装置将自身的温湿度、时间信息、位置信息、电量信息周期性传输到服务器；同时装置还支持阈值触发传输方式，装置采集的传感器数据，一旦超过预设的阈值，立刻将传感器数据传输到服务器。

数据采集装置在运行过程中，周期性地获取供电状态信息，若检测到供电电量不足，系统将切断对数据通信模块和数据采集模块的供电，同时主控模块进入休眠状态，加长传感器数据传输的周期，当周期到达时，主控模块主动唤醒，采集完传感器的数据，同时将数据传输到服务器后，立即又进入休眠状态，如此反复；在这个运行过程中，同时周期性检测电量信息，若供电电量正常，则系统恢复正常工作模式。在系统休眠状态下，系统只支持本地参数配置的唤醒和周期性数据采集传输，其他功能均失效。

数据采集装置可接受远程控制管理，远程管理终端设备可下发控制指令对采集传输装置的管理；远程管理终端设备可以是服务器、网关等，远程控制管理的下发通信通道可以是北斗短报文、蜂窝网和无线LoRa；远程管理终端设备科根据所述指令对采集传输装置进行远程升级、设备重启、恢复出厂、参数配置以及状态管理的一种或多种。

本发明所采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明的安全监测的数据采集装置配置了多个数据采集的接口，有效地增加了装置接入传感器的数量；装置和服务器的通信提供了三种通信方式，通信方式实现智能自动切换，即使在恶劣的环境下，也能够有效地保证数据稳定可靠地传输；装置安装在野外无市电供应，只能采用太阳能供电系统的情况下，系统对功耗的合理控制，在长期阴雨天的情况下，也能够保证长时间的正常运行；与此同时数据采集传输装置支持远程控制管理，能够让用户实时掌控装置的工作状态，提升了设备的管理效率。整个系统能够非常有效地进行自动化数据采集监测，极大地减少了人工成本。

附图说明

为了能更清楚说明本说明书的实施方式或技术方案，下面对实施方式或技术方案所需要使用到的附图作简单地介绍。

图1是安全监测的数据采集装置硬件系统结构图。

图2是安全监测的数据采集装置的传输示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书的技术方案，下面将结合本说明书的附图，对本说明书中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1描述的是安全监测的数据采集装置的硬件系统结构图，以恩智浦LPC54606J512作为整个设备主控单元，实现对整个外围模块的控制以及系统管理。主控单元内部的存储用于存储配置参数，看门狗用来防止软件系统跑飞的情况；内部RTC给系统提供时间参数，用于数据存储和数据传输帧增加时间戳信息，RTC提供两种供电方式，设备外部供电的情况下，RTC电源由外部供电转换后供应，否则RTC由纽扣电池供电，确保RTC时钟不丢失。

装置采用直流9~18V电源供电，支持过压保护以及防反接，其他模块的供电通过办卡上的电源模块转换供给，其中12V电源引出到外部接口。

两个RS485接口和一个RS232接口，预留给外部传感器的接入，其中RS232接口还可用于系统的调试及参数配置；SD卡通过SDIO接口接入，用于存储传感器原始数据，SIM卡用于蜂窝4G的物联卡的接入；状态指示采用LED灯表示，用于表示供电状态以及整个系统的运行状态；

通信方式支持蜂窝、北斗短报文和LoRa三种，其中北斗短报文通过串口和设备连接，北斗短报文的电源由设备供应，同时设备能够控制北斗短报文的电源开和关；蜂窝通信支持数据通信和定位功能，所以接口上配置了蜂窝天线和定位天线；LoRa模块通过SPI接口主控单元连接，实现自动和网关连接进行数据交互；同时板卡上通过I2C接口连接温湿度传感芯片，实时掌握装置附近的温湿度信息。

图2描述的是安全监测的数据采集装置的数据通信流程图，装置通过RS485或RS232接口采集传感器的数据，然后根据环境的实际情况将数据传输到服务器，通信方式的优先级从高到低分别是蜂窝4G、北斗短报文和LoRa。蜂窝4G通信直接通过运营商的基站传输到服务器；北斗短报文首先将数据发送到北斗卫星上，然后北斗卫星将数据转发到北斗指挥机，最终服务器从北斗指挥机获取到最终的数据；而LoRa通信方式需要借助LoRa网关接入公网，然后将数据传输给服务器。

Claims (6)

1.一种安全监测的数据采集装置，其特征在于：本装置以恩智浦LPC54606J512为主控模块，板卡包括数据采集模块、数据通信模块、数据存储模块、温湿度模块、时钟模块、状态指示模块以及定位模块，所述模块分别与装置的主控模块通过电路连接。

2.如权利要求1所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：本装置对外接口包括状态指示灯、RS485、RS232、电源输入接口、SD卡槽、SIM卡槽、LoRa天线接口、蜂窝网天线接口、定位天线接口，所有的接口和外壳相连接。

3.如权利要求1所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：数据采集模块接口为RS485和RS232，装置能够接入多个不同种类的传感器。

4.如权利要求3所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：所述数据通信模块为蜂窝网通信、北斗短报文和无线LoRa通信，主通信方式是蜂窝通信，装置能够根据通信网络状态，智能自动切换通信方式。

5.如权利要求4所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：装置能够实时采集多传感器的数据，根据配置的参数周期性地主动传输到服务器；同时装置能够对数据进行阈值触发式传输到服务器。

6.如权利要求5所述的安全监测的数据采集装置，其特征在于：装置能够实时检测供电状态，若检测到供电不足的情况下，装置进入休眠工作模式，若检测到供电正常，则装置恢复正常工作模式。

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