CN215120858U

CN215120858U - 一种物联网数据采集终端系统

Info

Publication number: CN215120858U
Application number: CN202121395188.6U
Authority: CN
Inventors: 冼南宝; 李力
Original assignee: Guangzhou Kunpeng Wulian Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Kunpeng Wulian Technology Co Ltd
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2031-06-23

Abstract

本实用新型公开了一种物联网数据采集终端系统，属于物联网数据采集技术领域，包括前端的采集终端以及后端的云平台，所述采集终端包括数据通信单元、本地显示单元、外接设备单元、传感器扩展单元、远程管理单元、故障诊断单元以及供电单元；所述数据通信单元，用于将采集终端采集到的物联网数据接入网络，所述数据通信单元的硬件兼容四种通信方式；所述本地显示单元，用于提供采集终端的显示功能。该物联网数据采集终端系统，可方便对接物联网大数据平台，方便远程维护，通信方式灵活，方便传感器种类的动态扩展，同时支持数据的采集和图像的实时传输，可广泛用于渔业、种植业、环保、气象监测等领域。

Description

一种物联网数据采集终端系统

技术领域

本实用新型属于物联网数据采集技术领域，具体为一种物联网数据采集终端系统。

背景技术

当前市面上常见的采集终端分为两类，一类采集终端使用接线端子的方式进行接线，该接线方式繁琐易接错，易导致接错线的低级错误。通信方式使用的是本地局域网通信方式，采集的信息仅在本地监测中心进行监测。不能远程，设备不上云，不支持远程监测管理。另一类采用了远程通信模块，通过接入运营商基站，实现了采集信息的远程监测。

上述两类的采集终端的通信模块通常是固化到PCB板子上，不利于维护和扩展，同时供电方式单一，仅支持220V交流供电或12V直流供电；采集接口易接错，接线不便；通信方式单一固定；总体设计耦合性高，硬件复用性和灵活性弱；传感器采集种类固定，不便于动态增删改传感器。

为了解决现有技术中存在的问题，我们提出了一种物联网数据采集终端系统。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种物联网数据采集终端系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种物联网数据采集终端系统，包括前端的采集终端以及后端的云平台，所述采集终端包括数据通信单元、本地显示单元、外接设备单元、传感器扩展单元、远程管理单元、故障诊断单元以及供电单元；

所述数据通信单元，用于将采集终端采集到的物联网数据接入网络，所述数据通信单元的硬件兼容四种通信方式，包括以太网有线通信、4G/5G无线通信、WIFI无线通信和自组网无线通信，通过标准的MINIPCIE接插座进行兼容设计；

所述本地显示单元，用于提供采集终端的显示功能，所述本地显示单元的硬件兼容两种显示方式，包括OLED显示屏和七段数码管；

所述外接设备单元，包括外接传感器以及摄像设备，所述外接传感器以及摄像设备均支持POE供电，即插即用，无需再另外单独给传感器和摄像设备进行供电；

所述传感器扩展单元，用于支持多种传感器数据采集和传感器种类扩展，实现采集多种传感器数据的功能；

所述远程管理单元，基于云平台支持采集终端的远程升级，方便功能扩展升级，便于运营维护，降低运维成本；

所述故障诊断单元，通过采集终端本地显示故障码和向云平台发送故障码的方式，给现场和后台维护人员提供基本的故障排查方式；

所述供电单元，用于支持主电源/备电源自动无缝切换，同时支持掉电报警。

进一步优化本技术方案，所述数据通信单元采用以太网有线通信时，采集终端通过RJ45网口，经过路由器与云服务器进行信息通信；所述数据通信单元采用4G/5G无线通信时，通过插入标准的MINIPCIE 4G/5G模组，采集终端可独立接入运营商基站，进而与云服务器进行通信；所述数据通信单元采用WIFI无线通信时，通过接入WIFI路由器的方式，与云服务器进行交互通信；所述数据通信单元采用自组网无线通信时，通过采用开放频段，按照特定私有协议，组成无线自组网专网，再经过物联网关接入到运营商基站，从而实现与云服务器的通信。

进一步优化本技术方案，所述本地显示单元提供的OLED显示屏和七段数码管，在室内场景下使用低功耗的OLED显示屏进行显示，在户外阳光强烈的场景下可采用七段数码管进行显示。

进一步优化本技术方案，所述传感器扩展单元采用RS485航空接插头作为传感器接口，通过传感器接口扩展，每个传感器接口可同时再扩展出6路传感器接口，通过该扩展方式，采用RS485Modbus通信协议，用于实现采集多种传感器数据的功能。

进一步优化本技术方案，所述远程管理单元中，云平台和采集终端的远程升级云交互包括以下具体步骤：

S1、采集终端向云平台请求待升级的版本号信息；

S2、云平台向采集终端返回待升级的版本号信息；

S3、采集终端向云平台请求待升级文件包，携带设备ID，版本号，请求数据包的大小，数据包的索引号，以及跟踪码；

S4、云平台获取待升级版本的文件，并进行分割传输；

S5、云平台向采集终端传输一包数据，携带数据总包数，数据包的索引号，请求的数据包大小，数据包实际大小，实际数据数组，以及BCC校验码；

S6、采集终端将接收的数据包进行BCC校验，并存储；

S7-S9、继续处理下一包数据，直到接收处理完所有数据包；

S10、采集终端接收处理完所有数据包后，采集终端向云平台上报升级报告，携带旧版本号，新版本号，升级结果，升级开始时间，升级结束时间，升级过程重传次数，请求数据包大小，设备Id。

进一步优化本技术方案，所述供电单元在正常情况下，采集终端由主电源进行供电，主电源为市电交流220V；当主电源停电时，采集终端自动切换到备电源进行供电，备电源为直流12V电池。

进一步优化本技术方案，所述故障诊断单元的故障码分为E001-E004，所述E001的故障说明为伴随“无线”指示灯熄灭，SIM卡未插入或欠费；所述E002的故障说明为未与云平台建立连接；所述E003的故障说明为未接入传感器；所述E004的故障说明为服务欠费。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种物联网数据采集终端系统，具备以下有益效果：

该物联网数据采集终端系统，可方便对接物联网大数据平台，方便远程维护，通信方式灵活，方便传感器种类的动态扩展，同时支持数据的采集和图像的实时传输，可广泛用于渔业、种植业、环保、气象监测等领域。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的以太网有线通信示意图；

图2为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的4G/5G无线通信示意图；

图3为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的WIFI通信示意图；

图4为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的自组网无线通信示意图；

图5为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的MINIPCIE复用设计图；

图6为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的本地显示单元的显示兼容设计电路图；

图7为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的外接传感器的POE电路设计图；

图8为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的网口POE电路设计图；

图9为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的传感器接口扩展示意图；

图10为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统中的传感器扩展单元添加传感器配置界面；

图11为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统中的传感器扩展单元删除传感器配置界面；

图12为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的云平台和采集终端的远程升级云交互流程图；

图13为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的主/备电源切换电路设计图；

图14为本实用新型提出的一种物联网数据采集终端系统的主电掉电监测电路设计图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的实施例，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

一种物联网数据采集终端系统，包括前端的采集终端以及后端的云平台，所述采集终端包括数据通信单元、本地显示单元、外接设备单元、传感器扩展单元、远程管理单元、故障诊断单元以及供电单元；

所述数据通信单元，用于将采集终端采集到的物联网数据接入网络，所述数据通信单元的硬件兼容四种通信方式，包括以太网有线通信、4G/5G无线通信、WIFI无线通信和自组网无线通信，通过标准的MINIPCIE接插座进行兼容设计，如图5所示，通过PCIE_TYPE引脚的电平状态，可判断当前接入的通信方式类型；

所述本地显示单元，用于提供采集终端的显示功能，所述本地显示单元的硬件兼容两种显示方式，包括OLED显示屏和七段数码管，所述OLED显示屏和七段数码管的设计电路如图6所示；

其中，外接传感器的POE电路设计如图7所示，通过4Pin(4个引脚)航空头接口的其中一个引脚，对外给传感器输出VDD_12V电源。如图8所示为网口POE电路设计，将RJ45的4脚和5脚用于对外输出V12V_OUT，8脚接GND，给摄像设备等对外供电，使得外接设备可即插即用，使用方便。

具体的，所述数据通信单元采用以太网有线通信时，如图1所示，采集终端通过RJ45网口，经过路由器与云服务器进行信息通信，在有光纤网络的场景下，可采用此方式接入网络；所述数据通信单元采用4G/5G无线通信时，如图2所示，通过插入标准的MINIPCIE4G/5G模组，采集终端可独立接入运营商基站，进而与云服务器进行通信，在不便于布线，且运营商信号覆盖较好的场景下，可采用该方式接入网络；所述数据通信单元采用WIFI无线通信时，如图3所示，通过接入WIFI路由器的方式，与云服务器进行交互通信，在不便于布线，WIFI网络覆盖较好的场景下可采用该方式接入网络；所述数据通信单元采用自组网无线通信时，如图4所示，通过采用开放频段，按照特定私有协议，组成无线自组网专网，再经过物联网关接入到运营商基站，从而实现与云服务器的通信，在运营商网络覆盖不理想，布线不便的场景下，适合采用该方式接入网络。

具体的，所述本地显示单元提供的OLED显示屏和七段数码管，在室内场景下使用低功耗的OLED显示屏进行显示，在户外阳光强烈的场景下可采用七段数码管进行显示。

具体的，所述传感器扩展单元采用RS485航空接插头作为传感器接口，通过传感器接口扩展，每个传感器接口可同时再扩展出6路传感器接口，扩展方式如图9所示，通过该扩展方式，采用RS485 Modbus通信协议，用于实现采集多种传感器数据的功能。

其中，传感器接口上每增加一种传感器，可通过软件配置界面操作，新增对应的传感器种类，如图10所示。传感器接口上每移除一种传感器，可通过软件配置界面操作，删除对应的传感器种类，如图11所示。当传感器的Modbus地址变更时，可通过软件配置界面操作，先删除再添加的方式，更改对应传感器的地址。通过以上添加和删除传感器的方式，可以动态增减对应传感器的报文，避免不必要的带宽开销。

具体的，所述远程管理单元中，如图12所示，云平台和采集终端的远程升级云交互包括以下具体步骤：

S1、采集终端向云平台请求待升级的版本号信息；

S2、云平台向采集终端返回待升级的版本号信息；

S3、采集终端向云平台请求待升级文件包，携带设备ID(deviceId)，版本号(version)，请求数据包的大小(onePackageSize，采集终端会根据实际存储空间做大小调整)，数据包的索引号(index)，以及跟踪码(traceId，用于消息跟踪核对)；

S4、云平台获取待升级版本的文件，并进行分割传输；

S5、云平台向采集终端传输一包数据，携带数据总包数(sum),数据包的索引号(index),请求的数据包大小(onePackageSize),数据包实际大小(dataSize)，实际数据数组(data[])，以及BCC校验码；

S6、采集终端将接收的数据包进行BCC校验，并存储；

S7-S9、继续处理下一包数据，直到接收处理完所有数据包；

S10、采集终端接收处理完所有数据包后，采集终端向云平台上报升级报告(otaReport)，携带旧版本号(oldVer),新版本号(newVer),升级结果(result),升级开始时间(startTime),升级结束时间(endTime)，升级过程重传次数(retryCount)，请求数据包大小(onePackageSize)，设备Id(deviceId)。

具体的，所述供电单元在正常情况下，采集终端由主电源进行供电，主电源为市电交流220V；当主电源停电时，采集终端自动切换到备电源进行供电，备电源为直流12V电池，电路设计如图13所示。15VDC_IN由220V交流转换得到，一般情况下，VSYS＝15VDC_IN；当220V掉电时，VSYS＝VBAT(12V电池)，从而实现电源的无缝切换。

如图14所示，主电掉电监测电路设计，当交流220V掉电时，15VDC_IN为0V，使得AC_ON为低电平，CPU通过判断AC_ON状态为低电平，识别为主电掉电，从而触发采集终端向云平台发送掉电告警。

具体的，所述故障诊断单元的故障码分为E001-E004，所述E001的故障说明为伴随“无线”指示灯熄灭，SIM卡未插入或欠费；所述E002的故障说明为未与云平台建立连接；所述E003的故障说明为未接入传感器；所述E004的故障说明为服务欠费。故障码和具体故障说明，以及建议解决办法如表1所示。

表1故障码说明

本实用新型的有益效果是：该物联网数据采集终端系统，可方便对接物联网大数据平台，方便远程维护，通信方式灵活，方便传感器种类的动态扩展，同时支持数据的采集和图像的实时传输，可广泛用于渔业、种植业、环保、气象监测等领域。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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。

Claims

1.一种物联网数据采集终端系统，其特征在于，包括前端的采集终端以及后端的云平台，所述采集终端包括数据通信单元、本地显示单元、外接设备单元、传感器扩展单元、远程管理单元、故障诊断单元以及供电单元；

2.根据权利要求1所述的一种物联网数据采集终端系统，其特征在于，所述数据通信单元采用以太网有线通信时，采集终端通过RJ45网口，经过路由器与云服务器进行信息通信；所述数据通信单元采用4G/5G无线通信时，通过插入标准的MINIPCIE 4G/5G模组，采集终端可独立接入运营商基站，进而与云服务器进行通信；所述数据通信单元采用WIFI无线通信时，通过接入WIFI路由器的方式，与云服务器进行交互通信；所述数据通信单元采用自组网无线通信时，通过采用开放频段，组成无线自组网专网，再经过物联网关接入到运营商基站，从而实现与云服务器的通信。

3.根据权利要求1所述的一种物联网数据采集终端系统，其特征在于，所述本地显示单元提供的OLED显示屏和七段数码管，在室内场景下使用低功耗的OLED显示屏进行显示，在户外阳光强烈的场景下可采用七段数码管进行显示。

4.根据权利要求1所述的一种物联网数据采集终端系统，其特征在于，所述传感器扩展单元采用RS485航空接插头作为传感器接口，通过传感器接口扩展，每个传感器接口可同时再扩展出6路传感器接口，通过该扩展方式，采用RS485 Modbus通信协议，用于实现采集多种传感器数据的功能。

5.根据权利要求1所述的一种物联网数据采集终端系统，其特征在于，所述供电单元在正常情况下，采集终端由主电源进行供电，主电源为市电交流220V；当主电源停电时，采集终端自动切换到备电源进行供电，备电源为直流12V电池。