CN218675719U - 一种多功能数据采集终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多功能数据采集终端，涉及数据采集技术领域。该多功能数据采集终端，主要由单片机处理器、无线通信选配模块、模拟量转换模块、RS通信电路模块、RJ通信电路模块、市电采集电路模块、关量采集电路模块、供电电路模块等部分组成，其中RS通信电路模块的2路RS485通信电路、RJ通信电路模块的RJ网络通信电路、市电采集电路模块的4路市电输入电路、开关量采集电路模块的8路开关量输入电路为固定配置，无线通信模块则采用四选一配置方案，模拟量输入模块为三选一配置方案。本技术方案能够解决目前不同设备的通信方式不兼容问题，通过一台多功能信息采集终端解决在不同应用场合下的信息采集问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集技术领域，特别的为一种多功能数据采集终端。
背景技术
目前在物联网领域的通信方式总体来说一般包括：RJ网络通信、4G通信、载波通信、Lora通信、Zigbee通信、RS485通信等方式，但不同的厂家、不同的仪表、不同采集终端、不同网关会采用其中的一种不同通信方式，导致各类设备通信兼容性差，数据信息集中汇总工作难度大、数据汇总所需设备种类繁杂，后期维护工作量大等问题。当前现有的温度表、压力表、电动阀门等设备的模拟量输出方式一般分为4-20mA类型电流输出、0-10V类型电压输出、0-5V类型电压输出。为保证远程采集设备的安全性一般需要采用隔离转换的方式进行采集，但目前的远程采集设备的多个通道一般固定为其中一种，导致无法根据现场的实际情况灵活配置为何种类型采集方式，只能根据现场情况修改设备或定制不同类型的设备，使得现场部署进度缓慢。
实用新型内容
本实用新型提供的实用新型目的在于提供一种多功能数据采集终端，解决目前不同设备的通信方式不兼容问题，通过一台多功能信息采集终端解决在不同应用场合下的信息采集问题，解决各类模拟量仪表输出隔离采集问题，根据现场实际情况，灵活选择不同类型的隔离转换板，减少安装部署前的准备工作量。
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种多功能数据采集终端，包括：
单片机处理器，所述单片机处理器采用GD32F103CBT6作为CPU处理器，其运行主频：108MHz；内存：20KB；存储：128KB；3路串口；2路SPI；10路12位ADC，具备多路串行接口；
无线通信选配模块，所述无线通信选配模块四选一配置方案，四种模块的均采用串口透传的方式与主板进行通信；
模拟量转换模块，所述模拟量输入模块为三选一配置方案；
RS通信电路模块，所述RS通信电路模块采用2路RS485通信电路通过串口隔离芯片连接在单片机处理器的串口1和串口2；
RJ通信电路模块，所述RJ通信电路模块通过网络控制器连接在单片机处理器的SPI总线；
市电采集电路模块，所述市电采集电路模块采用4路市电输入电路，且4路市电输入电路采用光耦进行光电隔离；
开关量采集电路模块，所述开关量采集电路模块采用8路开关量输入电路；
供电电路模块，所述供电电路模块采用工业级电源模块LD10-23B05R2作为开关模块电源。
进一步的，所述无线通信选配模块的上行通信配置为网络通信、4G通信、电力载波通信、Lora通信等方式的一种。
进一步的，所述模拟量转换模块兼容对4-20mA信号、0-10V信号、0-5V信号的隔离采集需要求，通过过不同的转换模块将上述信号转换至主板可以采集的范围内，满足不同的应用范围。
进一步的，所述模拟量转换模块的模量采集通道支持系数及偏置等校正功能。
进一步的，RS通信电路模块采用ISO7221A作为串口通信的隔离芯片。
本实用新型提供了一种多功能数据采集终端。具备以下有益效果：
1)、使用本发明技术后终端在通信方面的通用性能大大增加，一台设备可以根据需要使用在4G通信模式、载波通信模式、Lora通信模式、Zigbee通信模式、RJ45网络通信模式、RS485通信模式下，大大提供的设备对通信方式的兼容性，扩大了应用范围。
2)、使用本发明技术后对模拟量的隔离采集通道，现场即可实现灵活配置，可根据实际采集的信号类型的不同，灵活选用不用的转换模块，无需进行其他参数调整，提高了现场的安装部署效率，提高设备的灵活性，降低设备维护成本。
附图说明
图1为本实用新型数据采集终端的模块图；
图2为本实用新型的各类型隔离采集模块结构示意图；
图3为本实用新型的主板接口示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明：
参照图1-图3，单片机处理器，所述单片机处理器采用GD32F103CBT6作为CPU处理器，其运行主频：108MHz；内存：20KB；存储：128KB；3路串口，2路SPI；10路12位ADC，具备多路串行接口，无线通信选配模块，所述无线通信选配模块四选一配置方案，四种模块的均采用串口透传的方式与主板进行通信；模拟量转换模块，所述模拟量输入模块为三选一配置方案；RS通信电路模块，所述RS通信电路模块采用2路RS485通信电路通过串口隔离芯片连接在单片机处理器的串口1和串口2，RJ通信电路模块，所述RJ通信电路模块通过网络控制器连接在单片机处理器的SPI总线，市电采集电路模块，所述市电采集电路模块采用4路市电输入电路，且4路市电输入电路采用光耦进行光电隔离；开关量采集电路模块，所述开关量采集电路模块采用8路开关量输入电路，供电电路模块，所述供电电路模块采用工业级电源模块LD10-23B05R2作为开关模块电源。
具体的，其多功能数据采集终端主要由单片机处理器、无线通信选配模块、模拟量转换模块、RS通信电路模块、RJ通信电路模块、市电采集电路模块、关量采集电路模块、供电电路模块等部分组成，单片机处理器采用GD32F103CBT6作为CPU处理器，可满足本设计中对采集通道及上行通信的要求；具备多路串行接口，可方便进行各种外设的扩展使用。支持应用编程(IAP)，可实现程序的远程升级，减小现场维护的工作量，其中RS通信电路模块的2路RS485通信电路、RJ通信电路模块的RJ网络通信电路、市电采集电路模块的4路市电输入电路、开关量采集电路模块的8路开关量输入电路为固定配置，无线通信模块则采用四选一配置方案，模拟量输入模块为三选一配置方案。
具体的，无线通信选配模块，为实现现场便于更换模块的目的，本设计中将四种不同的通信模块的硬件封装设计为相同封装，通过2.54mm的插针直接插接再主板上即可，在软件通信协议方面，四种模块的均采用串口透传的方式与主板进行通信，从而实现在无需改动软件配置的条件下更换通信模块。
具体的，模拟量转换模块为兼容对4-20mA信号、0-10V信号、0-5V信号的隔离采集需要求，通过不同的转换模块将上述信号转换至主板可以采集的范围内，满足不同的应用范围。其中4-20mA信号转换成0.5-2.5V，0-10V信号转换成0-2.5V，0-5V信号转换成0-2.5V，主板采集范围为0-3.3V，因此各类型信号均允许有30％过载输入功能，增加现场的应用范围。
具体的，数据采集进程分为模拟量采集、开关量采集、市电信息采集三部分。
市电信息采集：市电信息通过光耦隔离后转变为方波信号，通过持续低电平时间来检测设备，若连续数个检测周期均为低电平则判断为无市电输入，反之存在市电输入。
具体的，4G通信进程分为通信模块初始化、获取SIM卡ICCID编号、TCP连接、超时判断等过程。
通信超时判断：一段时间内设备无法与服务进行通信，则重新进行TCP连接，多次重新连接无效后对4G模块进行重启操作。
在网络通信过程中单片机处理器与网络控制芯片W5100通过SPI方式进行通信，对W5100初始化后配置服务器端对应的IP地址和端口，建立TCP连接后定期扫描数据缓存中的数据，接收到服务器数据后执行对应的数据响应，其数据交互流程与4G通信过程相同。
具体的，本设计具有要求8路模拟量采集，8路开关量采集，为便于后期业务扩展，设备灵活配置设计按照16路模拟量的方案进行，通过不同的阻容参数调整选择通道为模量通道或者开关量通道，通过软件配置设置模拟通道的转化系数及开关量通道的有源或无源属性。由于采集通道数量较多，单片机IO数量有限，采用2片多路转换开关(CD4051BM96)为16路采集通道进行切换。
以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种多功能数据采集终端，其特征在于，包括：
单片机处理器，所述单片机处理器采用GD32F103CBT6作为CPU处理器，其运行主频：108MHz；内存：20KB；存储：128KB；3路串口；2路SPI；10路12位ADC，具备多路串行接口；
无线通信选配模块，所述无线通信选配模块四选一配置方案，四种模块的均采用串口透传的方式与主板进行通信；
模拟量转换模块，模拟量输入模块为三选一配置方案；
RS通信电路模块，所述RS通信电路模块采用2路RS485通信电路通过串口隔离芯片连接在单片机处理器的串口1和串口2；
RJ通信电路模块，所述RJ通信电路模块通过网络控制器连接在单片机处理器的SPI总线；
市电采集电路模块，所述市电采集电路模块采用4路市电输入电路，且4路市电输入电路采用光耦进行光电隔离；
开关量采集电路模块，所述开关量采集电路模块采用8路开关量输入电路；
供电电路模块，所述供电电路模块采用工业级电源模块LD10-23B05R2作为开关模块电源。
2.根据权利要求1所述的一种多功能数据采集终端，其特征在于：所述无线通信选配模块的上行通信配置为网络通信、4G通信、电力载波通信、Lora通信等方式的一种。
3.根据权利要求1所述的一种多功能数据采集终端，其特征在于：所述模拟量转换模块兼容对4-20mA信号、0-10V信号、0-5V信号的隔离采集需要求，通过过不同的转换模块将上述信号转换至主板可以采集的范围内，满足不同的应用范围。
4.根据权利要求3所述的一种多功能数据采集终端，其特征在于：所述模拟量转换模块的模量采集通道支持系数及偏置等校正功能。
5.根据权利要求1所述的一种多功能数据采集终端，其特征在于：所述开关量采集电路模块的开关量通道支持有源/无源模式切换。
6.根据权利要求1所述的一种多功能数据采集终端，其特征在于：RS通信电路模块采用ISO7221A作为串口通信的隔离芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221224964.0U CN218675719U (zh) | 2022-05-19 | 2022-05-19 | 一种多功能数据采集终端 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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2022
- 2022-05-19 CN CN202221224964.0U patent/CN218675719U/zh active Active
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