CN216625753U - 一种网络同步通讯采集电路及信号采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于通讯设备技术领域，尤其涉及一种网络同步通讯采集电路及信号采集设备，其中，网络同步通讯采集电路包括：信号采集模块、卫星定位模块、无线通讯模块、信号控制模块以及服务器，其中，信号采集模块与卫星定位模块连接信号控制模块，信号控制模块通过无线通讯模块与服务器连接；信号控制模块获取信号采集模块采集的信号量，以及获取卫星定位模块采集的坐标数据与时间戳，并基于无线通讯模块上报采集数据至服务器。本实用新型能够提高采集数据量的时效性，为后续服务器进行数据的大数据分析时能提供更加准确的实时数据；并且每台设备都具备无线上网功能，无需使用汇集单元，提高了无线通讯可靠性的同时降低了成本。

Description

一种网络同步通讯采集电路及信号采集设备

技术领域

本实用新型属于通讯设备技术领域，尤其涉及一种网络同步通讯采集电路及信号采集设备。

背景技术

对于电子设备与服务器之间的网络通讯连接，现有的产品中通常采用的是传统的汇集单元进行中继的方式，这种方式需要增加一台设备，并且这台设备还是使用太阳能进行充电，这样，对于设备的可靠性便会下降，成本也高。且现有技术中的采集单元和汇集单元使用了短距离的无线通讯，这种通讯方式抗干扰较差，容易导致数据丢失。同时采集单元的时间来源服务器而非设备，通讯的延迟会导致采集单元上送的信息量的时效性低。可见，现有技术中，存在设备通讯时效性低、通讯能力差的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种网络同步通讯采集电路，旨在解决现有技术中存在的设备通讯时效性低、通讯能力差的问题。

本实用新型是这样实现的，提供一种网络同步通讯采集电路，包括：信号采集模块、卫星定位模块、无线通讯模块、信号控制模块以及服务器，其中，

所述信号采集模块与所述卫星定位模块连接所述信号控制模块，所述信号控制模块通过所述无线通讯模块与所述服务器连接；

所述信号控制模块获取所述信号采集模块采集的信号量，以及获取所述卫星定位模块采集的坐标数据与时间戳，并基于所述无线通讯模块上报采集数据至所述服务器。

更进一步地，所述信号采集模块包括信号放大单元与第一低通滤波单元，所述信号量的第一输入端口连接所述信号放大单元的第一信号输入端，所述第一低通滤波单元连接所述信号放大单元的第一信号输出端与所述信号控制模块。

更进一步地，所述卫星定位模块包括卫星定位单元与卫星信号接收单元，所述卫星信号接收单元连接所述卫星定位单元，所述卫星定位单元连接所述信号控制模块。

更进一步地，所述信号采集模块还包括第二低通滤波单元，所述第二低通滤波单元连接所述信号量的第二输入端口与所述信号放大单元的第二信号输入端。

更进一步地，所述信号采集模块还包括第三低通滤波单元，所述第三低通滤波单元连接所述信号放大单元的第二信号输出端与所述信号控制模块。

更进一步地，所述卫星定位模块还包括第五低通滤波单元，所述第五低通滤波单元包括电感、稳压二极管、电阻、第一电容、第二电容与第三电容，其中，

所述电阻与所述电感串联所述卫星信号接收单元与所述信号放大单元，且与所述信号放大单元连接一端分别为不同的接口；

所述稳压二极管的负极连接在所述卫星信号接收单元与所述电阻，正极接地；

所述第一电容串联所述信号放大单元与所述电阻，所述第二电容串联所述卫星信号接收单元与所述电阻，所述第三电容串联所述信号放大单元与所述电感。

更进一步地，所述卫星定位单元包括多个信号输出端，经过所述卫星定位单元转换后分别向所述信号控制模块输出所述坐标数据、所述时间戳以及与所述时间戳对应的秒脉冲信号。

更进一步地，所述信号采集模块还包括第四低通滤波单元，连接参考电压输入端与所述信号放大单元。

更进一步地，所述卫星信号接收单元包括多个天线端口。

本实用新型还提供一种信号采集设备，包括任一实施例中所述的一种网络同步通讯采集电路。

本实用新型所达到的有益效果，本实用新型由于采用了卫星定位模块，因此全网设备能够运用相同的时间信息，提高信号采集模块采集数据量的时效性，对于后续服务器进行数据的大数据分析时能提供更加准确的实时数据；并且每台设备都具备无线上网功能，无需使用汇集单元，提高了无线通讯的可靠性的同时降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种网络同步通讯采集电路的模块结构示意图；

图2是本实用新型提供的信号采集模块的电路示意图；

图3是本实用新型提供的卫星定位模块的电路示意图；

图4是本实用新型提供的无线通讯模块的电路示意图；

其中，1、信号采集模块，2、卫星定位模块，3、无线通讯模块， 4、信号控制模块，5、服务器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现有技术中，网络通讯采样的采集单元和汇集单元使用了短距离的无线通讯，这种通讯方式抗干扰较差，容易导致数据丢失。同时采集单元的时间来源服务器而非设备，通讯的延迟会导致采集单元上送的信息量的时效性低。但本实用新型由于采用了卫星定位模块，因此全网设备能够运用相同的时间信息，提高信号采集模块采集数据量的时效性，对于后续服务器进行数据的大数据分析时能提供更加准确的实时数据；并且每台设备都具备无线上网功能，无需使用汇集单元，提高了无线通讯的可靠性的同时降低了成本。

实施例一

在本实施例中，提供一种网络同步通讯采集电路，包括：信号采集模块1、卫星定位模块2、无线通讯模块3、信号控制模块4以及服务器5，其中，

信号采集模块1与卫星定位模块2连接信号控制模块4，信号控制模块4通过无线通讯模块3与服务器5连接；

信号控制模块4获取信号采集模块1采集的信号量，以及获取卫星定位模块2采集的坐标数据与时间戳，并基于无线通讯模块3上报采集数据至服务器5。

参考图1所示，图1为本实施例提供的一种网络同步通讯采集电路的模块结构示意图。从图1中可知，信号采集模块1与卫星定位模块2分别连接到信号控制模块4，信号控制模块4还通过无线通讯模块3与服务器5连接。

其中，上述信号采集模块1用于进行信号采集。

上述卫星定位模块2(GPS(Global Positioning System)和北斗双模模块)用于获取坐标数据与时间戳，其中，坐标数据包括GPS 坐标，时间戳为全网时间。

上述信号控制模块4用于包括定时获取信号采集模块1采集到的信号量，定时获取卫星定位模块2中的坐标数据与时间戳等。

上述无线通讯模块3(SIM(Subscriber Identity Module)上网的 4G模组)用于实现信号控制模块4与服务器5之间的网络通讯。

上述服务器5用于接收信号控制模块4发送的采集数据，以及还可以用于发送一些反馈信息/控制信息等至无线通讯模块3。

具体的，信号控制模块4获取信号量、坐标数据和时间戳成功后，可以向无线通讯模块3发出连网请求，无线通讯模块3返回同意连网请求后，信号控制模块4会控制无线通讯模块3进行上网，通过无线网络将采集到的采集数据送至服务器5进行数据存储以及数据处理等，其中，采集数据包括信号量、坐标数据和时间戳。

更具体的，本实施例提供的网络同步通讯采集电路所适用的电子设备包括信号采集设备。在信号采集设备中采用卫星定位模块2进行广域网的时间同步和设备定位(信号采集设备的坐标数据)，并且利用了无线通讯模块3将信号采集设备自身采集的信息量发送到服务器5。且卫星定位模块2可以获取到卫星的当前时间(时间戳)，当前时间为全网时间，这样全网的信息采集设备都是采用相同的时间标准，从而杜绝由于时间错误导致的信息量不准确，大大提高了数据的有效性。

此外，除了通过广域网进行时间同步与设备定位之外，还采用了公网通讯(无线通讯模块3)，实现了广域网同步公网的网络通讯。由于每一台信号采集设备都安装有一个无线通讯模块3，无线通讯模块3给信号采集设备提供了上网的能力，信号采集设备就可以直接连接服务器5，不需要再经常传统的汇集单元。这样，提高了数据传输的效率与成功率。

在本实用新型实施例中，由于采用了卫星定位模块2，能够进行广域网的时间同步和设备定位，因此，全网设备能够运用相同的时间信息，提高信号采集模块1采集数据量的时效性，对于后续服务器5 进行数据的大数据分析时能提供更加准确的实时数据。此外，还采用了公网通讯(无线通讯模块3)，实现了广域网同步公网的网络通讯，使运用到的信号采集设备都具备无线上网功能，直接实现信号采集设备与服务器5连接，无需使用汇集单元，提高了无线通讯可靠性的同时降低了成本。

实施例二

在本实施例中，参考图2所示，在实施例一的基础上，信号采集模块1包括信号放大单元与第一低通滤波单元，信号量的第一输入端口连接信号放大单元的第一信号输入端，第一低通滤波单元连接信号放大单元的第一信号输出端与信号控制模块4。

具体的，上述的信号放大单元用于对采集到的信号进行放大。第一低通滤波单元用于将信号量中一些高频信号进行了滤波。参考图2 所示，上述第一低通滤波单元可以是RC滤波单元，包括电阻R1与电容C1。芯片U1为信号放大单元，型号可以是TLV2333。U1的第一信号输入端为+INA，U1的第一信号输出端为OUTA。CT_SAMP 是一个外部原始信号的输入(信号量的输入)，且包括多个输入端口，与U1的第一信号输入端+INA连接的为第一输入端口。

上述信号量的第一输入端口通过串联一个电阻R2连接到U1的第一信号输入端+INA，将采集到的信号量输入到信号放大单元进行放大。上述第一低通滤波单元连接信号放大单元的第一信号输出端 OUTA，且U1的-INA与OUTA并联，经过电阻R1与电容C1组成的第一低通滤波单元滤波后产生CT_STMALE信号(信号量)，信号控制模块4连接第一低通滤波单元对CT_STMALE信号进行采集，这样，可以采集到更为稳定的信号量，并通过信号控制模块4内部的 ADC将CT_STMALE信号进行数模转化。且在对CT_STMALE信号进行采集一端可以连接一电流互感器CT2有利于测量及保护作用。

更进一步地，信号采集模块1还包括第二低通滤波单元，第二低通滤波单元连接信号量的第二输入端口与信号放大单元的第二信号输入端。

其中，继续参考图2所示，上述的第二低通滤波单元设置在信号量的第二输入端口与信号放大单元的第二信号输入端之间进行稳压滤波，且同样可以是RC滤波单元。第二输入端口CT_SAMP用做信号放大单元的第二信号输入端-INB的输入。第二低通滤波单元包括电阻R3、电容C2。信号量的第二输入端口输入信号量后经过电阻R3与电容C2组成的第二低通滤波单元进行滤波处理后输入到信号放大单元的-INB。这样，经过第二低通滤波单元的处理，同样可以从第二输入端口CT_SAMP采集到更为稳定的信号量。

更进一步地，信号采集模块1还包括第三低通滤波单元，第三低通滤波单元连接信号放大单元的第二信号输出端与信号控制模块4。

其中，继续参考图2所示，第三低通滤波单元为RC滤波单元，包括电阻R4、电容C3。信号放大单元的第二信号输出端为OUTB。在第三低通滤波单元的输出端还连接一电流互感器CT1进行测量及保护作用。具体的，对应信号量的两个输入端口CT_SAMP，采集模块同样包括两个输出端口，因此，上述第三低通滤波单元设置在信号放大单元的第二信号输出端在第二信号输出端产生CT_STMALE信号，信号量的第二信号端口CT_SAMP从信号放大单元的-INB输入信号量，经过信号放大单元进行信号放大之后，从OUTB输出经过电阻R4与电容C3组成的第三低通滤波单元进行滤波处理，信号控制模块4在第三低通滤波单元的输出端对CT_STMALE信号进行采集，通过内部的ADC将CT_STMALE信号进行数模转化。

更进一步地，信号采集模块1还包括第四低通滤波单元，连接参考电压输入端与信号放大单元。

其中，继续参考图2所示，第四低通滤波单元为RC滤波单元，包括电阻R5与电容C4，电阻R5与电容C4串联后电容C4一端接地，电阻R99一端接信号放大单元的+INB。在信号放大单元的+INB端还连接有参考电压VREF2的输入，具体从电阻R5和电容C4之间接入。在参考电压VREF2和信号放大单元的+INB之间串联一第四低通滤波单元可以进行稳压滤波，获取参考电压VREF2便于信号放大单元进行电压比较，在测量电压值时，用作参考点的电压值。

更进一步地，继续参考图2所示，信号放大单元的电源电压输入端V+通过串联一电容C5后接入电源电压VBAIS为信号放大电源进行供电，同时在电源电压输入端V+还接入作为电源电压的参考电压 VREF。参考电压VREF能保持始终恒定的一个电压，在测量电压值时，用作参考点的电压值。

在本实施例中，通过在信号量的第二输入端口连接RC滤波单元进行稳压滤波可以让信号放大单元接收到更稳定的信号量；以及在信号放大单元的两个输出端分别连接RC滤波单元进行稳压滤波，可以让信号放大单元的第一输出端口与第二输出端分别输出更加稳定的 CT_STMALE信号，信号控制模块4对CT_STMALE信号进行采集，通过内部的ADC将CT_STMALE信号进行数模转化得到的数据会更为稳定。

实施例三

在本实施例中，参考图3所示，在实施例一的基础上，卫星定位模块2包括卫星定位单元与卫星信号接收单元，卫星信号接收单元连接卫星定位单元，卫星定位单元连接信号控制模块4。

其中，参考图3所示，卫星定位单元为U2，型号可以为DIP18。卫星信号接收单元对应SMA2，型号可以为SMA777/ZG9FRPCB，卫星信号接收单元SMA2包括多个天线端口，具体可以包括4个，当然还可以是2、3、5个等。卫星信号接收单元SMA2与卫星定位单元U2的引脚11连接，通过卫星信号接收单元SMA2的天线接口获取到无线的卫星信号，卫星定位单元U2解析卫星信号之后，可以得到坐标数据与时间戳，把并输出到信号控制模块4。

更进一步地，卫星定位单元包括多个信号输出端，经过卫星定位单元转换后分别向信号控制模块4输出坐标数据、时间戳以及与时间戳对应的秒脉冲信号。

其中，继续参考图3所示，上述卫星定位单元U2的多个信号输出端包括GPS_TXD和GPS_PPS等。当采集到的坐标数据与时间戳输入到卫星定位单元U2之后，可以通过GPS_TXD引脚输出坐标数据和时间戳，以及通过GPS_PPS输出秒脉冲，信号控制模块4通过解析串口数据(时间戳)和秒脉冲从而可以获取到准确的时间，并将解析后得到的采集数据通过无线通讯模块3上传至服务器5。

更具体地，上述卫星定位单元U2还包括多个电压输出端，分别从引脚7、引脚8与引脚9输入+3.3VGPS的卫星定位电压，在引脚9 还串联一电阻R70分压。此外，还包括多个接地端接地。

更进一步地，卫星定位模块2还包括第五低通滤波单元，第五低通滤波单元包括电感、稳压二极管、电阻、第一电容、第二电容与第三电容。其中，电阻与电感串联卫星信号接收单元与信号放大单元，且与信号放大单元连接一端分别为不同的接口。稳压二极管的负极连接在卫星信号接收单元与电阻，正极接地。第一电容串联信号放大单元与电阻，第二电容串联卫星信号接收单元与电阻，第三电容串联信号放大单元与电感。

其中，上述电感为L1、稳压二极管为ESD4、电阻为R6、第一电容为C6、第二电容为C7，第三电容为C8。通过电感L1、稳压二极管ESD4、电阻R6、第一电容C6、第二电容C7，第三电容C8组成第五低通滤波单元，可以实现对接收到的卫星信号进行滤波稳压，在卫星定位单元U2中接收到更准确的坐标数据与时间戳进行数据处理后，通过GPS_TXD引脚输出坐标数据和时间戳和通过GPS_PPS 输出秒脉冲。这样，通过在卫星信号接收单元和卫星定位单元之间串联第五低通滤波单元可以实现对接收到的卫星信号进行滤波稳压，让卫星定位单元U2接收到更准确的坐标数据与时间戳。

更具体的，参考图4所示，无线通讯模块3为U3，型号可以为 N720_NEW。上述无线通讯模块3也即是一个无线上网的模块，使用串口和信号控制模块4进行通讯。信号控制模块4通过生成特定的指令将需要上送的采集数据通过串口发送给无线通讯模块3，无线通讯模块3根据预先设置的参数将采集数据发送到服务器5。这样，便可以实现数据的上送。

在本实施例中，通过卫星信号接收单元的多个天线端口获取卫星信号，经过卫星定位单元的处理后向信号控制模块4输出坐标数据与时间戳，使得全网设备能够运用相同的时间信息，提高信号采集模块 1采集数据量的时效性，对于后续服务器5进行数据的大数据分析时能提供更加准确的实时数据。此外，每台设备都具备无线上网功能，可以实现信号控制模块4与服务器5之间的数据传输，无需使用汇集单元，提高了无线通讯的可靠性的同时降低了成本。

实施例四

在本实施例中，还提供一种信号采集设备，包括上述任一实施例中的一种网络同步通讯采集电路。

具体的，本实施例提供的信号采集设备包括上述的网络同步通讯采集电路之外，还可以包括其他部分电路。例如电源电路等。其中，网络同步通讯采集电路采用了卫星定位模块2，能够进行广域网的时间同步和设备定位，因此，全网设备能够运用相同的时间信息，提高信号采集模块1采集数据量的时效性，对于后续服务器5进行数据的大数据分析时能提供更加准确的实时数据。此外，还采用了公网通讯，实现了广域网同步公网的网络通讯，使运用到的信号采集设备都具备无线上网功能，直接实现信号采集设备与服务器5连接，无需使用汇集单元，提高了无线通讯可靠性的同时降低了成本。因此，本实施例提供的一种信号采集设备同样可以实现上述各个实施例方式以及到达对应的技术效果。

本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网络同步通讯采集电路，其特征在于，包括：信号采集模块、卫星定位模块、无线通讯模块、信号控制模块以及服务器，其中，

所述信号采集模块与所述卫星定位模块连接所述信号控制模块，所述信号控制模块通过所述无线通讯模块与所述服务器连接；

所述信号控制模块获取所述信号采集模块采集的信号量，以及获取所述卫星定位模块采集的坐标数据与时间戳，并基于所述无线通讯模块上报采集数据至所述服务器。

2.如权利要求1所述的一种网络同步通讯采集电路，其特征在于，所述信号采集模块包括信号放大单元与第一低通滤波单元，所述信号量的第一输入端口连接所述信号放大单元的第一信号输入端，所述第一低通滤波单元连接所述信号放大单元的第一信号输出端与所述信号控制模块。

3.如权利要求1所述的一种网络同步通讯采集电路，其特征在于，所述卫星定位模块包括卫星定位单元与卫星信号接收单元，所述卫星信号接收单元连接所述卫星定位单元，所述卫星定位单元连接所述信号控制模块。

4.如权利要求2所述的一种网络同步通讯采集电路，其特征在于，所述信号采集模块还包括第二低通滤波单元，所述第二低通滤波单元连接所述信号量的第二输入端口与所述信号放大单元的第二信号输入端。

5.如权利要求2所述的一种网络同步通讯采集电路，其特征在于，所述信号采集模块还包括第三低通滤波单元，所述第三低通滤波单元连接所述信号放大单元的第二信号输出端与所述信号控制模块。

6.如权利要求2所述的一种网络同步通讯采集电路，其特征在于，所述信号采集模块还包括第四低通滤波单元，连接参考电压输入端与所述信号放大单元。

7.如权利要求3所述的一种网络同步通讯采集电路，其特征在于，所述卫星定位模块还包括第五低通滤波单元，所述第五低通滤波单元包括电感、稳压二极管、电阻、第一电容、第二电容与第三电容，其中，

所述电阻与所述电感串联所述卫星信号接收单元与所述信号放大单元，且与所述信号放大单元连接一端分别为不同的接口；

所述稳压二极管的负极连接在所述卫星信号接收单元与所述电阻，正极接地；

所述第一电容串联所述信号放大单元与所述电阻，所述第二电容串联所述卫星信号接收单元与所述电阻，所述第三电容串联所述信号放大单元与所述电感。

8.如权利要求3所述的一种网络同步通讯采集电路，其特征在于，所述卫星定位单元包括多个信号输出端，经过所述卫星定位单元转换后分别向所述信号控制模块输出所述坐标数据、所述时间戳以及与所述时间戳对应的秒脉冲信号。

9.如权利要求3所述的一种网络同步通讯采集电路，其特征在于，所述卫星信号接收单元包括多个天线端口。

10.一种信号采集设备，其特征在于，包括上述权利要求1-9中任一项所述的一种网络同步通讯采集电路。

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