具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器的制作方法

本实用新型公开了一种数据采集传输控制器，尤其是一种具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器。

背景技术：

数据采集传输控制器包括用于采集各种类型监控仪器仪表的数据、完成数据存储及与上位机数据通讯传输功能的单片机、工控机、嵌入式计算机或可编程控制器等。

现有的数据采集传输控制器难以实现数据的多点采集和定位，不利于联网实现大数据远程采集存储，具有一定的局限性。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型提出了一种具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器。其采用如下技术方案：

具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器，其连接于终端设备和公网内的云端服务器之间，包括核心模块及与其连接的电源模块、串口通讯模块、以太网模块、4G模块、GPS模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、指示灯模块和SD卡模块；所述的电源模块为核心模块、串口通讯模块、以太网模块、4G模块、GPS模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、指示灯模块和SD卡模块提供电能供应；所述的串口通讯模块连接终端设备，用于将终端设备的数据信息传输至所述具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器；所述以太网模块和4G模块用于与公网内的云端服务器实现数据通讯；所述的GPS模块用于获取所述具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器的位置。

进一步地，所述电源模块采用DC 9-35V宽电压供电或12V/2A电源适配器供电。

进一步地，所述串口通讯模块的通讯端口为1路RS485，通讯端口设有光电隔离电路，通讯端口同时连接多台终端设备。

进一步地，所述以太网模块包括隔离变压器和RTL8211E芯片。

进一步地，所述GPS模块内设有功率放大电路。

具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器还包括壳体，壳体左右两侧设有通风栅格孔，壳体的前侧设有电源模块接口、以太网接口、4G接口、串口通讯接口、RS232通讯接口及与接口一一对应的指示灯。

进一步地，所述壳体上还设有有源天线。

更进一步地，所述核心模块为基于ARM Cortex-A8的MPU。

采用如上技术方案取得的有益技术效果为：

电源模块具有防电源反接功能，同时具有接线端子、电源插头两种接线方式，能够满足供电的要求，适应多种不同的供电方式。

串口通讯模块设有光电隔离电路，抗干扰能力强。

以太网模块包括隔离变压器和RTL8211E芯片，采用隔离变压器可以有效增强信号，使其传输距离更远，同时使以太网模块与外部隔离，抗干扰能力大大增强。

GPS模块含有放大电路，有利于快速搜索定位。

本实用新型实现通过收集终端设备的数据，将设备终端数据传输至公网内的云端服务器，云端服务器能够实现多点大数据的远程存储。

附图说明

图1为具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器结构框图。

图2为具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器连接示意图。

图3为核心模块工作过程示意图。

具体实施方式

结合附图1至3对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：

具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器，其连接于终端设备和公网内的云端服务器之间，包括核心模块及与其连接的电源模块、串口通讯模块、以太网模块、4G模块、GPS模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、指示灯模块和SD卡模块；所述的电源模块为核心模块、串口通讯模块、以太网模块、4G模块、GPS模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、指示灯模块和SD卡模块提供电能供应；所述的串口通讯模块连接终端设备，用于将终端设备的数据信息传输至所述具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器；所述以太网模块和4G模块用于与公网内的云端服务器实现数据通讯；所述的GPS模块用于获取所述具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器的位置。

电源模块采用DC 9-35V宽电压供电或12V/2A电源适配器供电。具有防电源反接功能，同时具有接线端子、电源插头两种接线方式，能够满足供电的要求，适应多种不同的供电方式。

串口通讯模块的通讯端口为1路RS485，通讯端口设有光电隔离电路，通讯端口同时连接多台终端设备。如图2所示，终端设备依次编号A1、A2……An，一台或多台终端设备连接数据采集传输控制器，数据采集传输控制器依次编号A1、A2……An，数据采集传输控制器分别接入公网。

以太网模块包括隔离变压器和RTL8211E芯片。支持10M/100M/1000M网口自适应，支持标准以太网通信协议，如TCP、UDP及其它常用协议，采用隔离变压器可以有效增强信号，使其传输距离更远，同时使以太网模块与外部隔离，抗干扰能力大大增强。

GPS模块内设有功率放大电路，可以通过连接各种有源天线，适应能力强。

具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器还包括壳体，壳体左右两侧设有通风栅格孔，壳体的前侧设有电源模块接口、以太网接口、4G接口、串口通讯RS485接口、RS232通讯接口及与接口一一对应的指示灯，上述指示灯组成了指示灯模块。壳体上还设有有源天线。

电源模块接口处指示灯上电即亮，由硬件控制；以太网接口处指示灯有线网络接通时常亮，未接通时灭；4G接口指示灯有4G或者WiFi连通时常亮，均未连通时灭；RS2322通讯接口处指示灯有数据通讯时常亮；串口通讯RS485接口单slave时，有数据通讯时常亮，无数据通讯时灭，多slave时，有数据通讯的亮，无数据通讯的灭；

在使用时将数据采集传输控制器上电，待以太网接口处指示灯亮起后，插入存有文件的SD卡，串口通讯RS485接口处指示灯亮起，如果配置完成，则串口通讯RS485接口处指示灯灭；如果配置失败，则RS232通讯接口处指示灯、串口通讯RS485接口处指示灯都亮。

核心模块为基于ARM Cortex-A8的MPU。主频最高支持1GHz；512MB DDR3内存；UI及3D功能，集成3D图形加速器与显示控制器；集成以太网接口、UART串口、CAN收发器等；提供多达4组GPIO端口，每组32个，部分端口可配置多达7种复用功能；支持Linux3.2、Android4.0操作系统；工作环境温度范围：-40℃至85℃。

如图3所示，核心模块处理具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器的各个工作过程是基于事件驱动的，根据不同的事件进行不同的动作，事件是通过心跳来传达的，利用现有数据传输的心跳机制，具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器启动时核心模块会启动专门的心跳线程，心跳线程与云端服务器维持5s间隔的心跳，同时云端服务器通过心跳包向具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器模块下达操作指令，具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器启动后内部的核心模块主动与云端服务器发起心跳请求。

第一次请求时，云端服务器会通过心跳指令要求具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器进行身份验证，具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器接收到验证指令后会使用自己的身份信息向云端服务器发起验证；如果心跳验证失败，则继续尝试，云端服务器会不断的要求具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器进行身份验证；如果身份验证成功，具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器就会尝试从云端服务器上获取配置信息；如果具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器获取配置信息成功，则根据云端服务器的配置信息开始输出任务；如果获取配置信息失败，则等待服务器的配置指令，直到云端服务器有配置命令时才会尝试获取配置信息；具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器正常开始数据传输后，仍然与云端服务器维持每5s一次的心跳，当管理员需要对具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器进行操作时，可以通过云端服务器的操作界面对具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器下达指令，可以下达的指令有：开始输出、停止传输、更新配置和软件升级；更新配置和升级时，具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器需要停止数据传输，待相应的命令执行完成之后才会重新启动传输。

以具有GPS定位功能的4G数据采集传输控制器，可以使该数据采集传输控制器实现定位数据传输控制器位置、自动获取IP并可访问局域网内核及公网上的任意目标IP，实现通过收集终端设备的数据，将设备终端数据传输至公网内的云端服务器，云端服务器能够实现多点大数据的远程存储，同时具备断网缓存及重传功能，在网络出现故障时，能够保证数据传输的完整性。

当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。