一种数据采集仪及数据采集远传系统的制作方法

本发明涉及数据采集技术领域，特别涉及一种数据采集仪和数据采集远传系统。

背景技术：

数据采集仪主要是用来连接不同的测量仪器、传感器等进行自动数据采集的仪器，而不再需要人工录入数据，节约人力成本而且可以减少由于人工录入所导致的错误，从而提高采集效率。

现有技术中的数据采集仪通常将接收到的采集数据转换为4ma-20ma的工业标准信号或rs485信号，然后再通过信号线缆进行传输，但由于数据采集仪一般在空旷的户外安装，若通过信号线缆进行远距离传输，则会导致传输信号质量下降；且在户外无法获取到稳定的电源，供电困难。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种数据采集仪和数据采集远传系统，其提高了信号传输质量，延长了蓄电池的供电时间。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

本发明的一种数据采集仪和数据采集远传系统，包括：蓄电池、信号采集接口、微控制器、运算放大电路、间歇供电控制电路和无线信号传输模块；所述蓄电池用于为各用电模块进行供电；所述运算放大电路的输入端与所述信号采集接口连接，所述运算放大电路的输出端与所述微控制器的输入端连接，所述无线信号传输模块与所述微控制器的输入输出端连接，所述间歇供电控制电路的供电端与所述蓄电池连接，所述间歇供电控制电路的输入端与所述微控制器的输出端连接，所述间歇供电控制电路的输出端分别与所述信号采集接口的供电端和所述无线信号传输模块的供电端连接。

进一步，还包括断电电位检测控制电路，所述信号采集接口的数量为五个，分别为第一信号采集接口、第二信号采集接口、第三信号采集接口、第四信号采集接口和第五信号采集接口，所述第一信号采集接口用于连接金属管道，所述第二信号采集接口用于连接硫酸铜参比电极，所述第三信号采集接口用于连接牺牲阳极，所述第四信号采集接口用于连接第一测试钢片，所述第五信号采集接口用于连接第二测试钢片；所述硫酸铜参比电极与所述金属管道处于同一介质环境内，且所述硫酸铜参比电极靠近所述金属管道设置，所述第二测试钢片埋在土壤内；所述断电电位检测控制电路的输入端与所述微控制器的输出端连接，所述断电电位检测控制电路的供电端与所述第一测试钢片连接，所述断电电位检测控制电路的输出端与所述金属管道连接。

进一步，所述运算放大电路包括第一双运算放大电路、第二双运算放大电路、第三双运算放大电路、第四双运算放大电路和第五双运算放大电路，所述第一信号采集接口通过所述第一双运算放大电路与所述微控制器的输入端连接，所述第二信号采集接口通过所述第二双运算放大电路与所述微控制器的输入端连接，所述第三信号采集接口通过所述第三双运算放大电路与所述微控制器的输入端连接，所述第四信号采集接口通过所述第四双运算放大电路与所述微控制器的输入端连接，所述第五信号采集接口通过所述第五双运算放大电路与所述微控制器的输入端连接。

进一步，所述无线信号传输模块包括电平转换电路和数据传输单元，所述微控制器通过所述电平转换电路与所述数据传输单元连接。

进一步，所述微控制器包括单片机msp430f149。

进一步，所述第一双运算放大电路包括型号为lm358的运算放大器u6，所述u6的第3引脚与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端分别与电阻r8的一端、瞬态二极管tvs1的负极和所述第一信号采集接口连接，电阻r8的另一端和瞬态二极管tvs1的正极接地，所述u6的第6引脚和第7引脚连接，且所述u6的第6引脚通过电阻r9与所述单片机msp430f149的第59引脚连接。

进一步，所述电平转换电路包括型号为max202cpe的芯片u12，所述数据传输单元包括型号为comwaywg-8010-232gprs-dtu的芯片u1，所述芯片u12的第9引脚与所述单片机msp430f149的第35引脚连接，所述芯片u12的第10引脚与所述单片机msp430f149的第34引脚连接，所述芯片u12的第7引脚与所述芯片u1的第3引脚连接，所述芯片u12的第8引脚与所述芯片u1的第2引脚连接。

进一步，所述间歇供电控制电路包括型号为tlp521-1的第一光电耦合器u2、型号为jzc-32f的第一继电器u3和第一npn三极管q1，所述u2的第1引脚通过电阻r1与所述单片机msp430f149的第36引脚连接，所述u2的第3引脚与所述q1的基极连接，所述u2的第4引脚分别与所述q1的集电极和电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与所述蓄电池连接，所述q1的发射极分别与所述u3的第1引脚和二极管d1的负极连接，所述u3的第2引脚和二极管d1的正极均接地，所述u3的第3引脚与所述蓄电池连接，所述u3的第5引脚分别与所述第一信号采集接口、第二信号采集接口、第三信号采集接口、第四信号采集接口和第五信号采集接口的供电端、以及所述无线信号传输模块的供电端连接。

进一步，所述断电电位检测控制电路包括型号为tlp521-1的第二光电耦合器u4、型号为jzc-32f的第二继电器u5和第二npn三极管q2，所述u4的第1引脚通过电阻r3与所述单片机msp430f149的第37引脚连接，所述u4的第3引脚与所述q2的基极连接，所述u4的第4引脚分别与所述q2的集电极和电阻r4的一端连接，所述电阻r4的另一端与所述蓄电池连接，所述q2的发射极分别与所述u5的第1引脚和二极管d2的负极连接，所述u5的第2引脚和二极管d2的正极均接地，所述u5的第3引脚与所述金属管道连接，所述u3的第4引脚与所述第一测试钢片连接。

本发明提供了一种数据采集仪，信号采集接口用于接收采集信号，并将接收到的采集信号经运算放大电路进行放大后发送至微控制器，微控制器再将接收到的放大后的采集信号通过无线信号传输模块发送至控制中心等，实现了信号的采集及无线发送，提高了信号传输质量；另外，本发明采用蓄电池作为供电电源，且间歇供电控制电路分别与蓄电池、微控制器、信号采集接口的供电端和无线信号传输模块的供电端连接，在需要接收采集信号和发送采集信号时，微控制器控制间歇供电控制电路接通，蓄电池为信号采集接口和无线信号传输模块供电，当不需要接收和发送采集信号时，微控制器控制间歇供电控制电路断开，蓄电池不为信号采集接口和无线信号传输模块供电，实现了间歇供电方式，节省蓄电池的电能，延长了蓄电池的供电时间。

本发明的一种数据采集远传系统，包括：移动基站、设备控制中心服务器和上述实施例所述的数据采集仪，其中，所述设备控制中心服务器带有gsm/gprs无线传输模块，所述数据采集仪通过所述移动基站与所述设备控制中心服务器连接。

本发明的一种数据采集仪和数据采集远传系统具有以下有益效果：

本发明提供了一种数据采集远传系统，数据采集仪将最终处理后的采集信号通过无线信号传输模块发送至移动基站，移动基站再将接收到的采集信号通过gsm/gprs无线传输模块发送至设备控制中心服务器，以使得设备控制中心服务器能够将接收到的采集信号进行存储、管理和分析处理，实现了远距离数据的采集与分析处理等。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的一种数据采集仪的电路原理框图；

图2为本发明的一种微控制器的电路图；

图3为本发明的一种第一双运算放大电路的电路图；

图4为本发明的一种第二双运算放大电路的电路图；

图5为本发明的一种第三双运算放大电路的电路图；

图6为本发明的一种第四双运算放大电路的电路图；

图7为本发明的一种第五双运算放大电路的电路图；

图8为本发明的一种电平转换电路的电路图；

图9为本发明的另一种电平转换电路的电路图；

图10为本发明的一种间歇供电控制电路的电路图；

图11为本发明的一种断电电位检测控制电路的电路图；

图12为本发明的一种时钟电路的电路图；

图13为本发明的一种数据采集远传系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图1所示：本实施例的一种数据采集仪包括：蓄电池1、信号采集接口2、微控制器3、运算放大电路4、间歇供电控制电路5和无线信号传输模块6；所述蓄电池1用于为各用电模块进行供电。

所述运算放大电路4的输入端与所述信号采集接口2连接，所述运算放大电路4的输出端与所述微控制器3的输入端连接，所述无线信号传输模块6与所述微控制器3的输入输出端连接，所述间歇供电控制电路5的供电端与所述蓄电池1连接，所述间歇供电控制电路5的输入端与所述微控制器3的输出端连接，所述间歇供电控制电路5的输出端分别与所述信号采集接口2的供电端和所述无线信号传输模块6的供电端连接。

进一步的，所述数据采集仪还包括断电电位检测控制电路7，所述信号采集接口2的数量为五个，分别为第一信号采集接口21、第二信号采集接口22、第三信号采集接口23、第四信号采集接口24和第五信号采集接口25，所述第一信号采集接口21用于连接金属管道26，所述第二信号采集接口22用于连接硫酸铜参比电极27，所述第三信号采集接口23用于连接牺牲阳极28，所述第四信号采集接口24用于连接第一测试钢片29，所述第五信号采集接口25用于连接第二测试钢片30。

所述硫酸铜参比电极27与所述金属管道26处于同一介质环境内，且所述硫酸铜参比电极27靠近所述金属管道26设置，所述第二测试钢片30埋在土壤内。

所述断电电位检测控制电路7的输入端与所述微控制器3的输出端连接，所述断电电位检测控制电路7的供电端与所述第一测试钢片29连接，所述断电电位检测控制电路7的输出端与所述金属管道26连接。

其中，硫酸铜参比电极27作为参考点，使用硫酸铜参比电极27检测电位时，以硫酸铜参比电极27作为参考零点与万用表的黑表笔连接，金属管道26与万用表的红表笔连接，使用万用表的直流电压档检测为负值(例如：-0.98v)；牺牲阳极28采用镁合金，第一测试钢片29和第二测试钢片30、以及金属管道的材质相同，通常为碳素钢管，使用时，牺牲阳极28埋在土壤里；第一测试钢片29通过断电电位检测控制电路7与金属管道26连接，当需要检测金属管道26上的断电电位时，微控制器3控制断电电位检测控制电路7断开，检测第一测试钢片29断开时的电位值，称为断电电位；第二测试钢片30未做防腐保护埋在土壤里，且金属管道26也埋在相同的土壤里，用于检测金属管道26所在的环境的自然电位。

进一步的，所述运算放大电路4包括第一双运算放大电路41、第二双运算放大电路42、第三双运算放大电路43、第四双运算放大电路44和第五双运算放大电路45，所述第一信号采集接口21通过所述第一双运算放大电路41与所述微控制器3的输入端连接，所述第二信号采集接口22通过所述第二双运算放大电路42与所述微控制器3的输入端连接，所述第三信号采集接口23通过所述第三双运算放大电路43与所述微控制器3的输入端连接，所述第四信号采集接口24通过所述第四双运算放大电路44与所述微控制器3的输入端连接，所述第五信号采集接口25通过所述第五双运算放大电路45与所述微控制器3的输入端连接。

具体的，如图2所示，所述微控制器3包括单片机msp430f149，如图3所示，所述第一双运算放大电路41包括型号为lm358的运算放大器u6，所述u6的第3引脚与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端分别与电阻r8的一端、瞬态二极管tvs1的负极和所述第一信号采集接口连接，电阻r8的另一端和瞬态二极管tvs1的正极接地，所述u6的第6引脚和第7引脚连接，且所述u6的第6引脚通过电阻r9与所述单片机msp430f149的第59引脚连接。

需要说明的是，第二双运算放大电路42包括型号为lm358的运算放大器u7，第三双运算放大电路43包括型号为lm358的运算放大器u8，第四双运算放大电路44包括型号为lm358的运算放大器u9，第五双运算放大电路45包括型号为lm358的运算放大器u16，具体的u7、u8、u9和u16与单片机msp430f149之间的电路连接，与u6和单片机msp430f149之间的电路连接类似，在此不再赘述，具体电路图分别如图4、图5、图6和图7所示。

进一步的，所述无线信号传输模块6包括电平转换电路61和数据传输单元62，所述微控制器3通过所述电平转换电路61与所述数据传输单元62连接。

具体的，如图8所示，所述电平转换电路61包括型号为max202cpe的芯片u12，所述数据传输单元62包括型号为comwaywg-8010-232gprs-dtu的芯片u1，所述芯片u12的第9引脚与所述单片机msp430f149的第35引脚连接，所述芯片u12的第10引脚与所述单片机msp430f149的第34引脚连接，所述芯片u12的第7引脚与所述芯片u1的第3引脚连接，所述芯片u12的第8引脚与所述芯片u1的第2引脚连接。

需要说明的是，如图9所示，所述电平转换电路61还可以为485芯片u15，所述芯片u15的第4引脚与所述单片机msp430f149的第33引脚连接，所述芯片u12的第3引脚与所述单片机msp430f149的第32引脚连接，所述芯片u15的第8引脚与所述芯片u1的第3引脚连接，所述芯片u12的第9引脚与所述芯片u1的第2引脚连接。

具体的，如图10所示，所述间歇供电控制电路5包括型号为tlp521-1的第一光电耦合器u2、型号为jzc-32f的第一继电器u3和第一npn三极管q1，所述u2的第1引脚通过电阻r1与所述单片机msp430f149的第36引脚连接，所述u2的第3引脚与所述q1的基极连接，所述u2的第4引脚分别与所述q1的集电极和电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与所述蓄电池1连接，所述q1的发射极分别与所述u3的第1引脚和二极管d1的负极连接，所述u3的第2引脚和二极管d1的正极均接地，所述u3的第3引脚与所述蓄电池1连接，所述u3的第5引脚分别与所述第一信号采集接口21、第二信号采集接口22、第三信号采集接口23、第四信号采集接口24和第五信号采集接口25的供电端、以及所述无线信号传输模块6的供电端连接。

具体的，如图11所示，所述断电电位检测控制电路7包括型号为tlp521-1的第二光电耦合器u4、型号为jzc-32f的第二继电器u5和第二npn三极管q2，所述u4的第1引脚通过电阻r3与所述单片机msp430f149的第37引脚连接，所述u4的第3引脚与所述q2的基极连接，所述u4的第4引脚分别与所述q2的集电极和电阻r4的一端连接，所述电阻r4的另一端与所述蓄电池1连接，所述q2的发射极分别与所述u5的第1引脚和二极管d2的负极连接，所述u5的第2引脚和二极管d2的正极均接地，所述u5的第3引脚与所述金属管道26连接，所述u3的第4引脚与所述第一测试钢片29连接。

需要说明的是，本发明的第一信号采集接口21、第二信号采集接口22、第三信号采集接口23、第四信号采集接口24和第五信号采集接口25还可以连接其他采集设备，例如：温度传感器、湿度传感器等。

需要说明的是，本发明还包括时钟电路，如图12所示，时钟电路包括时钟芯片x1203，时钟芯片x1203的第5引脚与单片机msp430f149的第13引脚连接，时钟芯片x1203的第6引脚与单片机msp430f149的第12引脚连接，时钟电路用于设定第一信号采集接口21、第二信号采集接口22、第三信号采集接口23、第四信号采集接口24和第五信号采集接口25的采集时间和周期，以及无线信号传输模块6发送采集信号的时间和周期，当采集时间到时，微控制器3控制间歇供电控制电路5接通，当采集时间结束后，微控制器3控制间歇供电控制电路5断开，实现间歇供电。

需要说明的是，图3中的网络标号in0代表与金属管道连接，图4中的网络标号in1代表与硫酸铜参比电极连接，图5中的网络标号in2代表与牺牲阳极连接，图6中的网络标号in3代表与第一测试钢片连接，图7中的网络标号in4代表与第二测试钢片连接，图8中的网络标号txdpc和网络标号rxdpc均与芯片u1连接，图10中的网络标号7分别与图3、图4、图5、图6和图7中的网络标号7连接，且图10中的网络标号7还与芯片u1的供电端连接。

本发明提供了一种数据采集仪，信号采集接口2用于接收采集信号，并将接收到的采集信号经运算放大电路4进行放大后发送至微控制器3，微控制器3再将接收到的放大后的采集信号通过无线信号传输模块6发送至控制中心等，实现了信号的采集及无线发送，提高了信号传输质量；另外，本发明采用蓄电池1作为供电电源，且间歇供电控制电路5分别与蓄电池1、微控制器3、信号采集接口2的供电端和无线信号传输模块6的供电端连接，在需要接收采集信号和发送采集信号时，微控制器3控制间歇供电控制电路5接通，蓄电池1为信号采集接口2和无线信号传输模块6供电，当不需要接收和发送采集信号时，微控制器3控制间歇供电控制电路5断开，蓄电池1不为信号采集接口2和无线信号传输模块6供电，实现了间歇供电方式，节省蓄电池的电能，延长了蓄电池的供电时间。

本发明提供了一种数据采集远传系统，如图13所示，包括：移动基站121、设备控制中心服务器122和上述实施例所述的数据采集仪123，其中，所述设备控制中心服务器122带有gsm/gprs无线传输模块1221，所述数据采集仪123通过所述移动基站121与所述设备控制中心服务器122连接。

本发明提供了一种数据采集远传系统，数据采集仪123将最终处理后的采集信号通过无线信号传输模块6发送至移动基站121，移动基站121再将接收到的采集信号通过gsm/gprs无线传输模块发送至设备控制中心服务器122，以使得设备控制中心服务器122能够将接收到的采集信号进行存储、管理和分析处理，实现了远距离数据的采集与分析处理等。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。