智能环保数采仪主板及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字采集领域，具体涉及一种智能环保数采仪主板及工作方法。
【背景技术】
[0002]环保数采仪，是新一代的功能强大的专业环保数采仪，适用于环境监测、污染源监控等方面，如环保方面的各种污染源排放口的远程监测和数据采集、空气质量监测、地表水水质监测等，以及工厂内部环境监测、仓库环境监测、分布式的机房监测等环境参数监测方面。
[0003]目前的环保数采仪存在的问题是:
[0004]1.输入输出接口单一，不能兼容多种外设设备，对使用有一定的限制；
[0005]2.产品兼容性差，不能随现场设备的类型进行调整，只能更换产品型号甚至重新开发；
[0006]3.在数据传输方面，现有的环保数采仪需要通过传输设备传输至计算机，在没有计算机的情况下，使用不方便，且数据在传输过程中可能会受到相应的干扰，影响传输精度。
【发明内容】
[0007]为解决现有技术存在的不足，本发明公开了智能环保数采仪主板及工作方法，本发明提供的数采仪主板方便进行二次开发，根据用户需求添加或修改功能，在数据的采集精度较高。
[0008]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0009]智能环保数采仪主板，包括核心控制器，所述核心控制器分别与A/D转换接口电路、液晶屏控制器电路、USB接口电路、以太网口电路、串口电路及实时时钟电路相连，所述A/D转换接口电路与模拟输入电路相连，所述核心控制器还与数字量输入电路相连;数字量经数字量输入电路传输至核心控制器；
[0010]所述模拟输入电路，用于输入采集的模拟量并传输至A/D转换接口电路，A/D转换接口电路中将上传的模拟量转换为数字量并传输至核心控制器，核心控制器对上传的数据进一步的处理后将数据通过输出电路输出至显示电路。
[0011]进一步的，所述智能环保数采仪主板还与移动通讯模块相连，移动通讯模块与服务器相连；
[0012]进一步的，所述A/D转换接口电路包括双运算放大器，所述双运算放大器的第一输出端及第一输入端的负极端相连且均通过电阻接地，所述双运算放大器的第二输出端及第二输入端的负极端相连且均通过电阻接地，所述第一输入端的正极端及第二输入端的正极端均分两路，一路通过电阻接地，另一路通过串联的电阻及二极管接地。
[0013]进一步的，所述实时时钟电路包括实时时钟芯片，实时时钟芯片的VDD端分三路，一路通过二极管接至供电电源端，一路通过相串联的二极管、电阻及电池接地，第三路通过相并联的电容及极性电容接地;所述实时时钟芯片SDA端及SCL端分别通过各自对应的电阻接至供电电源端且实时时钟芯片SDA端及SCL端分别与核心控制器相连。
[0014]进一步的，所述USB接口电路包括USB_H0ST电路和USB_0TG电路，USB_H0ST电路包括接口，所述接口的VBUS端分两路，一路接供电电源，另一路通过电容接地，所述接口的正极端及负极端分别分为三路，一路通过电阻接地，另一路通过保护芯片接地，第三路路接至核心控制器。
[0015]进一步的，所述USB_0TG电路包括接口，所述接口的ID端分两路，一路通过ESD保护电路接地，另一路接至核心控制器，所述接口的正极端及负极端均分两路，一路通过保护电路接地，另一路通过电阻接至核心控制器，所述接口的VBUS端接至高电平使能芯片，所述高电平使能芯片的输入端通过相并联的电容及极性电容接至供电电源，所述高电平使能芯片的输出端A通过相并联的电容及极性电容接地，所述高电平使能芯片的输出端B分两路，一路接至供电端，一路通过极性电容接地，所述高电平使能芯片的ENA端通过电阻接地，所述高电平使能芯片的ENB端、FLGA端及FLGB端分别通过各自对应的电阻接至供电电源端，所述高电平使能芯片的ENA端、FLGA端及ENB端分别接至核心控制器。
[0016]进一步的，所述以太网口电路包括RJ45电路及百兆以太网电路，所述百兆以太网电路包括以太网控制芯片，以太网控制芯片与核心控制器相连，以太网控制芯片的RD正极端及负极端、TD正极端及负极端分别连接至网络变压器，网络变压器接至相应的接口。
[0017]进一步的，所述串口电路包括三路RS232电路和一路RS485电路，每路RS232电路均包括串口芯片，所述串口芯片与核心控制器相应的端口相连，所述串口芯片的TlOUT端、Rl IN端、T20UT端、R2 IN端分别通过相串联的电阻及二极管接地。
[0018]智能环保数采仪主板的工作方法，包括:
[0019]串口数据采集:核心控制器按照一定的周期，向串口电路发送数据采集报文，现场设备收到报文后，进行数据报文回复，核心控制器对收到的数据报文进行协议解析，取出其中有用的数据部分，完成串口数据采集操作；
[0020]模拟信号采集:现场的模拟信号设备将输出的电压或电流信号实时输入到核心控制器的ADC芯片，核心控制器实时读取ADC芯片的模数转换寄存器得到对应的数据，并将最近设定次收到的数据使用中值滤波算法进行滤波，得到最终的数据；
[0021]数字信号采集:现场的开关信号连接到核心控制器的GP1输入电路，核心控制器实时检测GP1的电平的高、低状态，得到现场设备的开关状态；
[0022]实时数据上送:核心控制器将从串口、A1、DI接口采集到的数据，按照特定的上行通信协议格式进行打包，并使用以太网或GPRS发送到主站服务器，实现主站服务器对现场环境的实时监测。
[0023]进一步的，智能环保数采仪主板的工作方法，还包括:
[0024]历史数据存储:核心控制器除了将采集到的数据实时发送到主站服务器，还会将数据按照时间进行排序，存储到NandFlash中的数据库，当主站服务器查询历史数据曲线时，核心控制器将数据库中的数据读出，按照上行通信协议格式打包，通过以太网或GPRS发送到主站服务器。
[0025]历史数据导出:当用户需要导出数据时，核心控制器会根据用户选择的日期，将指定时间的数据从数据库中读出，并写入到U盘或SD卡的数据文件中。
[0026]本发明的有益效果:
[0027]本发明提供的数采仪主板方便进行二次开发，根据用户需求添加或修改功能。搭载的Linux操作系统为2.6内核，可开发不同的启动画面显示公司Logo，有启动进度条，同时提供根文件系统;该系统集成SQLite数据库，支持QT4.8，配备中英文输入法，内置PPP拨号功能，内置VPN客户端。
[0028]另一方面，本发明的数采仪主板提供多种输入输出串口，方便用户外接各种外设设备，测量范围更广泛，而且串口类型可动态调整，根据现场设备类型，可以将某一路串口在RS232与RS485之间通过拨码开关进行切换。
[0029]同时，本发明提供的数采仪主板对数据传输方面进行了极大改进，通过配置不同的GPRS通讯模块可以实现数采仪对2G、3G、4G网络及移动、联通、电信通信供应商的兼容。
[0030]另外支持主板直接进行USB数据传输和SD卡读写的功能，无须连接计算机，方便用户使用。
[0031]本发明提供一种数采仪的主板，能有效地对外设设备采集的各种环境指标进行统计和显示，并提供多种输入输出串口，能更好地适应不同的监测要求。同时，本发明提供的数采仪主板可方便用户进行二次开发，根据需要定制不同功能。
【附图说明】
[0032]图1 AD转换电路图；
[0033]图2 RTC电路图；
[0034]图3USB HOST接口电路图；
[0035]图4 USB OTG接口电路图；
[0036]图5百兆网接口电