基于wifi的数据采集网关的制作方法

本发明涉及信息采集领域，特别是涉及基于wifi的数据采集网关。

背景技术：

随着科学技术的不断进步，现代工业生产规模不断扩大延伸，在工业生产过程中，数据采集是现代工业管理中不可缺少的一部分，高质量的数据采集对提高我国的科技发展水平具有重要意义。

随着我国工业生产水平的不断提高，对数据采集器的要求也越来越高，不仅需要实现对多参量数据的采集，而且要保证采集过程的时效性和精准性。目前，工业现场多传感器融合参数检测得到越来越多的应用，市面上的数据采集装置多是基于单片机设计实现单一数据采集功能，受限于单片机的计算能力，现有数据采集器存在以下问题：(1)数据处理能力达不到工业现场多参量数据采集的要求；(2)精度较低，易受干扰造成数据的误采集；(3)时效性无法满足，数据传输速度慢，导致采集的信息滞后；(4)现在的基于wifi的数据采集网关设备基本都基于单一设备协议或基于窄带无线通讯，现有技术中相对施工成本较高，维护使用成本较高，不利于用户的使用推广；(5)现有网关只能依靠后端软件平台实现数据的展示。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种数据处理能力强、采集精度高、时效性强、运行成本低、便于大规模推广使用的基于wifi的数据采集网关。

本发明所采用的技术方案是：基于wifi的数据采集网关，包括用于数据采集的数据采集装置、用于对采集的数据进行处理的处理装置、用于进行远程控制的远程控制终端、用于处理装置与远程控制终端通讯的通讯装置；所述通讯装置包括wifi信号放大器和wifi无线路由器；所述处理装置包括用于数据采集装置输入数据的输入接口、连接于输入接口用于储存数据的储存单元、连接于储存单元用于处理数据的处理单元、连接于处理单元用于向通讯装置进行数据输出的输出接口、连接于处理单元用于接收通信装置反馈信号的远程信号接口；所述处理装置的输出接口与wifi无线路由器的信号输入端之间通过wifi无线连接，所述wifi无线路由器的信号输出端与wifi信号放大器的信号输入端之间通过wifi无线连接，所述wifi信号放大器的信号输出端与处理装置的远程信号接口连接，所述wifi无线路由器的远程通信端与远程控制终端之间通过互联网连接。

对上述技术方案的进一步改进为，所述数据采集装置包括数字量输入接口电路装置、模拟量输入接口电路装置、RS485输入装置、RS232输入装置、视频输入装置和时钟装置，所述视频输入装置前端连接用于采集图像的摄像头，所述数字量输入接口电路装置前端连接有用于采集电压的电压传感器、用于采集电流的电流传感器，所述模拟量输入接口电路装置前端连接有用于采集温度信息的温度传感器、用于采集湿度信息的湿度传感器，所述RS485输入装置前端连接有用于采集振动信息的振动传感器，所述RS232输入装置前端连接有用于进行条码扫描的条码传感器、用于进行二维码扫描的二维码传感器，所述时钟装置连接于处理装置以提供实时时钟信号。

对上述技术方案的进一步改进为，所述wifi无线路由器包括供电模块、CPU模块、4G模块和wifi模块，所述供电模块连接于CPU模块、4G模块和wifi模块以供电；所述CPU模块通过PCI连接于4G模块，所述4G模块与广域网络通信；所述CPU模块与WIFI模块连接，将4G模块从广域网络接收或者发送的信息转换后通过WIFI模块无线转发。

对上述技术方案的进一步改进为，所述wifi信号放大器包括wifi模拟信号解调模块、数字信号处理模块、wifi数字信号调制模块和wifi模拟信号放大模块，所述wifi模拟信号解调模块与所述数字信号处理模块相连，所述数字信号处理模块与所述wifi数字信号调制模块相连，所述wifi数字信号调制模块与所述wifi模拟信号放大模块相连。

对上述技术方案的进一步改进为，所述wifi模拟信号放大模块为线性放大器，所述wifi模拟信号放大模块为RF2126芯片。

对上述技术方案的进一步改进为，所述远程控制终端为PC机或手机或PAD，所述远程控制终端包括用于收集服务器反馈信息的信息收集单元、用于进行远程控制的控制单元、用于启动系统的启动单元，所述启动单元内部嵌设有指纹加密协议以及指纹解密协议。

对上述技术方案的进一步改进为，所述处理装置为实体处理器或云服务器。

本发明的有益效果为：

1、一方面，本发明通过数据采集装置采集工业数据，经处理装置处理后，通过通讯装置反馈至远程控制终端，供管理者实时监控工业生产情况，智能化程度高，工作效率高，数据处理能力强、采集精度高、时效性强、运行成本低、便于大规模推广使用；第二方面，通讯装置包括wifi信号放大器和wifi无线路由器，采用wifi进行信号传输，传输速度高、有效距离长，保证数据能快速、准确的传输至远程控制终端，提高了数据采集精度；第三方面，处理装置与远程控制终端之间的信号传递为双向的，既能快速准确的将数据采集装置采集的信号传输至远程控制终端，又能接受远程控制终端的控制，实现远程操控，进一步增加了网关的智能性，且数据经处理装置处理后输出，使得信号在传输过程中减小失真，从而提高数据采集的精确度。

2、数据采集装置包括数字量输入接口电路装置、模拟量输入接口电路装置、RS485输入装置、RS232输入装置、视频输入装置和时钟装置，所述视频输入装置前端连接用于采集图像的摄像头，所述数字量输入接口电路装置前端连接有用于采集电压的电压传感器、用于采集电流的电流传感器，所述模拟量输入接口电路装置前端连接有用于采集温度信息的温度传感器、用于采集湿度信息的湿度传感器，所述RS485输入装置前端连接有用于采集振动信息的振动传感器，所述RS232输入装置前端连接有用于进行条码扫描的条码传感器、用于进行二维码扫描的二维码传感器，所述时钟装置连接于处理装置以提供实时时钟信号。根据不同传感器选择不同的信号输入方式，输入通道多种多样，以保证最佳的输入速度和输入质量，进一步提高了数据采集的精确度，且时钟模块提供实时时钟信号，保证处理装置获取的信息、远程控制终端获取的信息与数据采集装置采集的信息之间的同步性，进一步有利于实时准确采集工业数据。

3、wifi无线路由器包括供电模块、CPU模块、4G模块和wifi模块，所述供电模块连接于CPU模块、4G模块和wifi模块以供电；所述CPU模块通过PCI连接于4G模块，所述4G模块与广域网络通信；所述CPU模块与WIFI模块连接，将4G模块从广域网络接收或者发送的信息转换后通过WIFI模块无线转发。wifi无线路由器既有4G模块，又有wifi模块，当远程控制终端距离wifi无线路由器较远时，可采用4G无线广域网络转WIFI无线局域网络的方式进行通讯，以确保信息传递的及时准确，保证数据采集精度和时效。

4、wifi信号放大器包括wifi模拟信号解调模块、数字信号处理模块、wifi数字信号调制模块和wifi模拟信号放大模块，所述wifi模拟信号解调模块与所述数字信号处理模块相连，所述数字信号处理模块与所述wifi数字信号调制模块相连，所述wifi数字信号调制模块与所述wifi模拟信号放大模块相连。在信号放大前，通过wifi模拟信号解调模块对传输过程中衰减的信号进行解调还原为数字信号，再通过数字信号处理模块对数字信号进行校验，消除失真，再通过wifi数字信号调制模块转换为模拟信号，最后再通过wifi模拟信号放大模块进行信号放大。通过此过程可保证放大后的信号中噪声不会叠加，信号灵敏度高，信号传输可靠性高，有利于进一步提高数据采集精度。

5、wifi模拟信号放大模块为线性放大器，线性放大器对输入信号中特定频率部分的进行放大,从而实现对输入WIFI信号的放大，驱动负载能力好、抗干扰能力强,信号传输可靠性高，wifi模拟信号放大模块为RF2126芯片，输出功率典型值为1W，应用范围广，有利于本发明的推广应用。

6、远程控制终端为PC机或手机或PAD，用户选择多样化，所述远程控制终端包括用于收集服务器反馈信息的信息收集单元、用于进行远程控制的控制单元、用于启动系统的启动单元，所述启动单元内部嵌设有指纹加密协议以及指纹解密协议。设有启动单元，只有当输入正确的指纹时，系统才能启动，以进行远程控制，增加了本发明使用的安全性，防止恶意入侵造成的远程控制失灵，进一步确保产能信息采集的准确性。

7、处理装置为实体处理器或云服务器，处理装置可为云服务器，各类工业数据均能反馈至服务器，数据储存量大，且能避免实体服务器故障造成的网关无法正常工作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的数据采集装置的结构示意图；

图3为本发明的处理装置的结构示意图；

图4为本发明的wifi信号放大器的结构示意图；

图5为本发明的wifi无线路由器的结构示意图；

图6为本发明的远程控制终端的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，为本发明的结构示意图。

基于wifi的数据采集网关100，包括用于数据采集的数据采集装置110、用于对采集的数据进行处理的处理装置120、用于进行远程控制的远程控制终端130、用于处理装置120与远程控制终端130通讯的通讯装置140。

图2为本发明的数据采集装置的结构示意图。

数据采集装置110包括数字量输入接口电路装置111、模拟量输入接口121电路装置、RS485输入装置113、RS232输入装置114和时钟装置116，视频输入装置115和时钟装置116。视频输入装置115前端连接用于采集图像的摄像头，数字量输入接口电路装置111前端连接有用于采集电压的电压传感器、用于采集电流的电流传感器，模拟量输入接口121电路装置前端连接有用于采集温度信息的温度传感器、用于采集湿度信息的湿度传感器，RS485输入装置113前端连接有用于采集振动信息的振动传感器，RS232输入装置114前端连接有用于进行条码扫描的条码传感器、用于进行二维码扫描的二维码传感器，时钟装置116连接于处理装置120以提供实时时钟信号。根据不同传感器选择不同的信号输入方式，输入通道多种多样，以保证最佳的输入速度和输入质量，进一步提高了数据采集的精确度，且时钟模块提供实时时钟信号，保证处理装置120获取的信息、远程控制终端130获取的信息与数据采集装置110采集的信息之间的同步性，进一步有利于实时准确采集工业数据。

图3为本发明的处理装置的结构示意图。

处理装置120包括用于数据采集装置110输入数据的输入接口121、连接于输入接口121用于储存数据的储存单元122、连接于储存单元122用于处理数据的处理单元123、连接于处理单元123用于向通讯装置140进行数据输出的输出接口124、连接于处理单元123用于接收通信装置反馈信号的远程信号接口125。

处理装置120的输出接口124与wifi无线路由器142的信号输入端之间通过wifi无线连接，wifi无线路由器142的信号输出端与wifi信号放大器141的信号输入端之间通过wifi无线连接，wifi信号放大器141的信号输出端与处理装置120的远程信号接口125连接，wifi无线路由器142的远程通信端与远程控制终端130之间通过互联网连接。

处理装置120为实体处理器或云服务器，处理装置120可为云服务器，各类工业数据均能反馈至服务器，数据储存量大，且能避免实体服务器故障造成的网关100无法正常工作。

通讯装置140包括wifi信号放大器141和wifi无线路由器142。

图4为本发明的wifi信号放大器的结构示意图。

wifi信号放大器141包括wifi模拟信号解调模块141a、数字信号处理模块141b、wifi数字信号调制模块141c和wifi模拟信号放大模块141d，wifi模拟信号解调模块141a与数字信号处理模块141b相连，数字信号处理模块141b与wifi数字信号调制模块141c相连，wifi数字信号调制模块141c与wifi模拟信号放大模块141d相连。在信号放大前，通过wifi模拟信号解调模块141a对传输过程中衰减的信号进行解调还原为数字信号，再通过数字信号处理模块141b对数字信号进行校验，消除失真，再通过wifi数字信号调制模块141c转换为模拟信号，最后再通过wifi模拟信号放大模块141d进行信号放大。通过此过程可保证放大后的信号中噪声不会叠加，信号灵敏度高，信号传输可靠性高，有利于进一步提高数据采集精度。

wifi模拟信号放大模块141d为线性放大器，线性放大器对输入信号中特定频率部分的进行放大,从而实现对输入WIFI信号的放大，驱动负载能力好、抗干扰能力强,信号传输可靠性高，wifi模拟信号放大模块141d为RF2126芯片，输出功率典型值为1W，应用范围广，有利于本发明的推广应用。

图5为本发明的wifi无线路由器的结构示意图。

wifi无线路由器142包括供电模块142a、CPU模块142b、4G模块142c和wifi模块142d，供电模块142a连接于CPU模块142b、4G模块142c和wifi模块142d以供电；CPU模块142b通过PCI连接于4G模块142c，4G模块142c与广域网络通信；CPU模块142b与WIFI模块连接，将4G模块142c从广域网络接收或者发送的信息转换后通过WIFI模块无线转发。wifi无线路由器142既有4G模块142c，又有wifi模块142d，当远程控制终端130距离wifi无线路由器142较远时，可采用4G无线广域网络转WIFI无线局域网络的方式进行通讯，以确保信息传递的及时准确，保证数据采集精度和时效。

图6为本发明的远程控制终端的结构示意图。

远程控制终端130为PC机或手机或PAD，用户选择多样化，远程控制终端130包括用于收集服务器反馈信息的信息收集单元、用于进行远程控制的控制单元、用于启动系统的启动单元，启动单元内部嵌设有指纹加密协议以及指纹解密协议。设有启动单元，只有当输入正确的指纹时，系统才能启动，以进行远程控制，增加了本发明使用的安全性，防止恶意入侵造成的远程控制失灵，进一步确保产能信息采集的准确性。

一方面，本发明通过数据采集装置110采集工业数据，经处理装置120处理后，通过通讯装置140反馈至远程控制终端130，供管理者实时监控工业生产情况，智能化程度高，工作效率高，数据处理能力强、采集精度高、时效性强、运行成本低、便于大规模推广使用；第二方面，通讯装置140包括wifi信号放大器141和wifi无线路由器142，采用wifi进行信号传输，传输速度高、有效距离长，保证数据能快速、准确的传输至远程控制终端130，提高了数据采集精度；第三方面，处理装置120与远程控制终端130之间的信号传递为双向的，既能快速准确的将数据采集装置110采集的信号传输至远程控制终端130，又能接受远程控制终端130的控制，实现远程操控，进一步增加了网关100的智能性，且数据经处理装置120处理后输出，使得信号在传输过程中减小失真，从而提高数据采集的精确度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。