CN212724310U - 一种基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环境数据采集技术领域，涉及一种基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪。本实用新型通过4G无线模块或以太网有线模块和处理单元，大大提升了处理性能、数据传输速率，提高人机交互体验，SD卡存储单元可对长期历史数据进行本地存储；采用核心板和底板两部分通过板对板连接器进行连接，将复杂的处理单元独立出来，可有效为提高系统的稳定性以及降低总体电路成本。

Description

一种基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪

技术领域

本实用新型涉及环境数据采集技术领域，涉及一种基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪。

背景技术

数采仪是各种环境传感器数据预处理和传输的中继节点，负责将环境数据发送到云端进行进一步分析处理，以及将云端的控制指令转发给现场仪器仪表，是环境监测领域中必不可少的设备。

传统的数采仪主控采用MCU，不使用操作系统或使用小型嵌入式操作系统，其性能较差处理能力较低；无线通信部分则使用2G网络，其传输速度较慢，不利于云端的及时监控，随着通信技术的发展，2G网络基站也逐渐被淘汰；传统的数采仪只能本地保存少量数据，长期历史数据需要保存在云端服务器，增加的云端服务器的压力。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种大大提升了处理性能、数据传输速率，提高人机交互体验，提高系统的稳定性以及降低总体电路成本的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪。

为了解决上述技术问题，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Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，包括核心板、底板以及显示器，所述核心板与所述底板之间通过板对板连接器连接，所述底板与所述显示器通过排线连接，所述核心板上设置有处理单元，所述底板上设置有采集单元、通讯单元、继电器单元以及SD卡存储单元，所述通讯单元与所述继电器单元连接，所述采集单元与将采集的数据传送至处理单元，处理单元处理后的数据分别传送至通讯单元、在显示器上显示以及SD卡存储单对处理后的数据进行保存，所述通讯单元为4G无线模块或以太网有线模块。

进一步地，所述采集单元包括RS232模块、485模块、模拟量输入模块、数字量输入模块中的一个或多个。

进一步地，所述模拟量输入模块与外部ADC电路连接，所述外部ADC电路将模拟量输入模块转换成数字量传送至处理单元。

进一步地，所述外部ADC电路包括芯片(U33、U35)、电阻(R135、R136、R137、R143、R144、R145、R155、R156)、电容(C89、C100)，电容89与芯片33的针脚16连接，芯片33的针脚3分别连接电阻135、电阻137，芯片33的针脚13分别连接电阻136、电阻139，电阻137与芯片35的针脚4连接，电阻143与芯片35的针脚2连接，电阻144与芯片35的针脚10连接，电阻145与芯片35的针脚9连接，电阻155与芯片35的针脚6连接，电阻156与芯片35的针脚7连接，电容100与芯片35的针脚8连接。

进一步地，所述底板上还设置有用于恢复供电后可自动充电的锂电池掉电保护模块以及用于断电后切换到其他供电方式的RTC实时时钟模块。

进一步地，所述底板上设置有用于连接U盘、键盘或鼠标的USB接口。

进一步地，所述显示器为触摸彩屏。

进一步地，所述4G无线模块包括4G无线电路，所述4G无线电路包括芯片(U29、U30、U31)，电阻(R116、R117、R118、R119)、电容(C74、C75、C76、C77、C78)、二极管LED1，芯片30的针脚C3与芯片31的针脚1，电阻116与芯片29的针脚10连接，电阻117与芯片29的针脚12连接，电阻118与芯片29的针脚114连接，电阻119一端与二极管LED1连接，另一端与芯片29的针脚2连接，二极管LED1与芯片29的针脚42连接，芯片29的针脚2分别与电容74、电容75、电容76、电容77、电容78连接。

进一步地，所述SD卡存储单元包括SD卡存储电路，所述SD卡存储电路包括芯片TF_RARD1,二极管(ESD5、ESD6、ESD7、ESD8、ESD9、ESD10、ESD11)、电阻(R120、R121、R122、R123、R124、R125、R126)，芯片TF_RARD1的针脚1分别连接电阻125、二极管11，芯片TF_RARD1的针脚2分别连接电阻124、二极管10，芯片TF_RARD1的针脚3分别连接电阻123、二极管9，芯片TF_RARD1的针脚5分别连接电阻126、二极管8，芯片TF_RARD1的针脚7分别连接电阻122、二极管7，芯片TF_RARD1的针脚8分别连接电阻121、二极管6，芯片TF_RARD1的针脚9分别连接电阻120、二极管5。

进一步地，所述处理单元包括CPU模块、内存模块以及nandflash存储模块。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过4G无线模块或以太网有线模块和处理单元，大大提升了处理性能、数据传输速率，提高人机交互体验，SD卡存储单元可对长期历史数据进行本地存储；采用核心板和底板两部分通过板对板连接器进行连接，将复杂的处理单元独立出来，可有效为提高系统的稳定性以及降低总体电路成本。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪结构示意图。

图2是本实用新型的核心板示意图。

图3是本实用新型的4G无线电路示意图。

图4是本实用新型的SD卡存储电路示意图。

图5是本实用新型的外部ADC电路示意图。

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，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1-5所示，一种基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，包括核心板、底板以及显示器，所述核心板与所述底板之间通过板对板连接器连接，所述底板与所述显示器通过排线连接，所述核心板上设置有处理单元，所述底板上设置有采集单元、通讯单元、继电器单元以及SD卡存储单元，所述通讯单元与所述继电器单元连接，所述采集单元与将采集的数据传送至处理单元，处理单元处理后的数据分别传送至通讯单元、在显示器上显示以及SD卡存储单对处理后的数据进行保存，所述通讯单元为4G无线模块或以太网有线模块。

本实用新型通过4G无线模块或以太网有线模块和处理单元，大大提升了处理性能、数据传输速率，提高人机交互体验，SD卡存储单元可对长期历史数据进行本地存储；采用核心板和底板两部分通过板对板连接器进行连接，将复杂的处理单元独立出来，可有效为提高系统的稳定性以及降低总体电路成本。

所述采集单元包括RS232模块、485模块、模拟量输入模块、数字量输入模块中的一个或多个。

所述模拟量输入模块与外部ADC电路连接，所述外部ADC电路将模拟量输入模块转换成数字量传送至处理单元。

所述外部ADC电路包括芯片(U33、U35)、电阻(R135、R136、R137、R143、R144、R145、R155、R156)、电容(C89、C100)电容89与芯片33的针脚16连接，芯片33的针脚3分别连接电阻135、电阻137，芯片33的针脚13分别连接电阻136、电阻139，电阻137与芯片35的针脚4连接，电阻143与芯片35的针脚2连接，电阻144与芯片35的针脚10连接，电阻145与芯片35的针脚9连接，电阻155与芯片35的针脚6连接，电阻156与芯片35的针脚7连接，电容100与芯片35的针脚8连接。

本实用新型采用的RS232模块的输入有8路、485模块的输入有4路、模拟器输入模块的输入有4路、数字输入模块的输入有4路，大大提高了本数采仪的使用范围以及挂载的设备数量。

模拟量输入模块采用CPU外部的独立ADC电路，将模拟量输入模块转换成数字量传送至处理单元的CPU模块上，防止核心板上的高频信号干扰模拟量信号，从而提高采样精度。

所述底板上还设置有用于恢复供电后可自动充电的锂电池掉电保护模块以及用于断电后切换到其他供电方式的RTC实时时钟模块。

锂电池掉电保护模块可以防止短时间的断电，在恢复供电后可以自动充电；RTC实时时钟模块为整个系统提供精确的时间，其在设备完全掉电后可以切换到纽扣电池(备用电源)供电，防止时间信息丢失。

所述底板上设置有用于连接U盘、键盘或鼠标的USB接口。

所述显示器为触摸彩屏模块，显示器的触摸电路还可进行硬件滤波处理，使其降低误触率和提高触摸精度。

所述4G无线模块包括4G无线电路，所述4G无线电路包括芯片(U29、U30、U31)，电阻(R116、R117、R118、R119)、电容(C74、C75、C76、C77、C78)、二极管LED1，芯片30的针脚C3与芯片31的针脚1，电阻116与芯片29的针脚10连接，电阻117与芯片29的针脚12连接，电阻118与芯片29的针脚114连接，电阻119一端与二极管LED1连接，另一端与芯片29的针脚2连接，二极管LED1与芯片29的针脚42连接，芯片29的针脚2分别与电容74、电容75、电容76、电容77、电容78连接。

4G无线电路上设置有MINI PCI-E接口，使其可支持移动、联通、电信三家的NanoSIM 4G电话卡，有效保证数据采集的速率和稳定性，通过该4G模块可以进行远程系统升级。

所述SD卡存储单元包括SD卡存储电路，所述SD卡存储电路包括芯片TF_RARD1,二极管(ESD5、ESD6、ESD7、ESD8、ESD9、ESD10、ESD11)、电阻(R120、R121、R122、R123、R124、R125、R126)，芯片TF_RARD1的针脚1分别连接电阻125、二极管11，芯片TF_RARD1的针脚2分别连接电阻124、二极管10，芯片TF_RARD1的针脚3分别连接电阻123、二极管9，芯片TF_RARD1的针脚5分别连接电阻126、二极管8，芯片TF_RARD1的针脚7分别连接电阻122、二极管7，芯片TF_RARD1的针脚8分别连接电阻121、二极管6，芯片TF_RARD1的针脚9分别连接电阻120、二极管5。

本实用新型SD卡存储单元的使用SD小卡(tf卡)来存储长历史数据，读写速度快，寿命长，且SD的文件系统使用FAT32，可以在windos系统下识别，方便对历史数据进行转移处理。SD卡存储电路进行了ESD防静电处理，支持热插拔。

所述处理单元包括CPU模块、内存模块以及nandflash存储模块。

本实用新型的CPU模块使用工业级ARM-A7CPU，主频800MHz；内存模块使用低功耗DDR3L-1866MHz内存颗粒，容量256MB；nandflash存储模块的系统存储使用NandFlash，容量512MB；上述配置可以流畅运行Linux操作系统。

处理后的环境数据通过4G模块或100M以太网有线模块传到云端，同时保留一份在本地的SD卡模块里，云端可以远程控制继电器模块，实现远程控制现场仪器仪表的功能，本实用新型还可以通过4G无线模块或100M以太网有线模块进行远程升级操作系统，省去了很多人力物力，现有技术中可实现上述功能。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，包括核心板、底板以及显示器，所述核心板与所述底板之间通过板对板连接器连接，所述底板与所述显示器通过排线连接，所述核心板上设置有处理单元，所述底板上设置有采集单元、通讯单元、继电器单元以及SD卡存储单元，所述通讯单元与所述继电器单元连接，所述采集单元与将采集的数据传送至处理单元，处理单元处理后的数据分别传送至通讯单元、在显示器上显示以及SD卡存储单对处理后的数据进行保存，所述通讯单元为4G无线模块或以太网有线模块。

2.如权利要求1所述的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，所述采集单元包括RS232模块、485模块、模拟量输入模块、数字量输入模块中的一个或多个。

3.如权利要求2所述的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，所述模拟量输入模块与外部ADC电路连接，所述外部ADC电路将模拟量输入模块转换成数字量传送至处理单元。

4.如权利要求3所述的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，所述外部ADC电路包括芯片(U33、U35)、电阻(R135、R136、R137、R143、R144、R145、R155、R156)、电容(C89、C100)，电容89与芯片33的针脚16连接，芯片33的针脚3分别连接电阻135、电阻137，芯片33的针脚13分别连接电阻136、电阻139，电阻137与芯片35的针脚4连接，电阻143与芯片35的针脚2连接，电阻144与芯片35的针脚10连接，电阻145与芯片35的针脚9连接，电阻155与芯片35的针脚6连接，电阻156与芯片35的针脚7连接，电容100与芯片35的针脚8连接。

5.如权利要求1所述的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，所述底板上还设置有用于恢复供电后可自动充电的锂电池掉电保护模块以及用于断电后切换到其他供电方式的RTC实时时钟模块。

6.如权利要求1所述的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，所述底板上设置有用于连接U盘、键盘或鼠标的USB接口。

7.如权利要求1所述的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，所述显示器为触摸彩屏。

8.如权利要求1所述的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，所述4G无线模块包括4G无线电路，所述4G无线电路包括芯片(U29、U30、U31)，电阻(R116、R117、R118、R119)、电容(C74、C75、C76、C77、C78)、二极管LED1，芯片30的针脚C3与芯片31的针脚1，电阻116与芯片29的针脚10连接，电阻117与芯片29的针脚12连接，电阻118与芯片29的针脚114连接，电阻119一端与二极管LED1连接，另一端与芯片29的针脚2连接，二极管LED1与芯片29的针脚42连接，芯片29的针脚2分别与电容74、电容75、电容76、电容77、电容78连接。

9.如权利要求1所述的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，所述SD卡存储单元包括SD卡存储电路，所述SD卡存储电路包括芯片TF_RARD1,二极管(ESD5、ESD6、ESD7、ESD8、ESD9、ESD10、ESD11)、电阻(R120、R121、R122、R123、R124、R125、R126)，芯片TF_RARD1的针脚1分别连接电阻125、二极管11，芯片TF_RARD1的针脚2分别连接电阻124、二极管10，芯片TF_RARD1的针脚3分别连接电阻123、二极管9，芯片TF_RARD1的针脚5分别连接电阻126、二极管8，芯片TF_RARD1的针脚7分别连接电阻122、二极管7，芯片TF_RARD1的针脚8分别连接电阻121、二极管6，芯片TF_RARD1的针脚9分别连接电阻120、二极管5。

10.如权利要求1所述的基于Linux操作系统以及4G通讯的数采仪，其特征在于，所述处理单元包括CPU模块、内存模块以及nandflash存储模块。

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