一种室外多路数据采集卡及系统的制作方法

1.本实用新型涉及数据采集设备领域，尤其涉及一种室外多路数据采集卡及系统。


背景技术：

2.随着社会发展，物联网是一个大趋势，在工业领域，人们为了提高生产效率及生产安全，需要实时动态获取现场的环境参数及设备的状态信息，比如通信铁塔需要获取它所处环境的温度、湿度、风速、震动、气压、电压、倾斜角等环境参数，再比如建筑塔吊也需要获取这些类似的环境参数。既有的对这些环境参数的获取方式有两种：(1)通过人工手持各种参数的相关采集设备，现场采集数据，现场记录数据，再根据安全规程规定的次数重复操作。如手持风速测试仪器测量风速，手持温度仪测量温度等。但这种方式效率极低，人力成本很高，且不能实时动态获取，不能第一时间发现数据异常，不能及时提供异常情况预警和报警，数据滞后。(2)单路数据采集卡单独采集一个设备信息，然后通过通信的方式传给数据中心处理(参见图1)，这种方式存在的不足是需要为每个设备提供一路通信接口，如果设备数量多，则需要占用很多路通信链路，并且数据中心需要提供多路对外接口，其次这种方式中会存在接口不统一的情况，有些采集设备提供数字接口，有些采集设备提供模拟数据，数据格式不统一增加了数据中心接口的复杂度。
3.有鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供了一种室外多路数据采集卡及系统，能连接不同类型的环境参数采集设备，并将各环境参数采集设备采集的信号汇聚成一路数字信号向数据中心传送，提升多路不同类型数据信号采集处理的便利性，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型一种室外多路数据采集卡，包括：
7.电路板和设置在电路板上的信号汇聚处理电路，该信号汇聚处理电路分别设有多个数字信号输入接口和多个模拟信号输入接口，该信号汇聚处理电路设有一个汇聚数字信号输出接口；
8.所述信号汇聚处理电路的多个数字信号输入接口能分别连接不同的环境参数数字采集设备，多个模拟信号输入接口能分别连接不同的环境参数模拟采集设备；
9.所述信号汇聚处理电路的一个汇聚数字信号输出接口，能与数据中心通信，将接收的各环境参数数字采集设备采集的数字信号和各环境参数模拟采集设备采集的模拟信号汇聚处理成一个数字信号向所述数据中心发送。
10.本实用新型实施方式还提供一种室外多路数据采集系统，包括：
11.多个不同类型的环境参数采集设备、本实用新型所述的室外多路数据采集卡和数据中心；其中，
12.各环境参数采集设备分别经对应的输入接口与室外多路数据采集卡电性连接；
13.所述室外多路数据采集卡经一个汇聚数字信号输出接口与所述数据中心通信连接。
14.与现有技术相比，本实用新型所提供的室外多路数据采集卡及系统，其有益效果包括：
15.通过在电路板上设置信号汇聚处理电路，能实现多路rs485数字信号和多路ad模拟量信号的接收采集，并将采集的多路信号汇聚处理转换成统一的数字信号，向数据中心发送，实现了多路不同类型参数信号的实时采集实时传输，提升了室外多路信号采集、处理的便利性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
17.图1为现有技术提供的单路数据采集卡的构成示意图。
18.图2为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的构成示意图。
19.图3为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的主控处理器电路示意图。
20.图4为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的磁珠滤波电路示意图。
21.图5为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的浪涌保护示意图。
22.图6为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的485接口控制示意图。
23.图7为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的数字隔离电路示意图。
24.图8为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的信号提供稳定电平上下拉电路示意图。
25.图9为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的光电隔离电路示意图。
26.图10为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的通信及电源指示灯示意图。
27.图11为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的滤波及上下拉电路示意图。
28.图12为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的cpu电源滤波电路示意图。
29.图13为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的模拟量分压电路示意图。
30.图14为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的模拟量滤波电路示意图。
31.图15为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的模拟量滤波电路示意图。
32.图16为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的模拟量一级防雷电路示意图。
33.图17为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的模拟量二级防雷电路示意图。
34.图18为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集卡的模拟量三级防雷电路示
意图。
35.图19为本实用新型实施例提供的室外多路数据采集系统的构成示意图。
具体实施方式
36.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本实用新型的限制。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
37.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
38.术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，x和/或y表示既包括“x”或“y”的情况也包括“x和y”的三种情况。
39.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
40.术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
41.除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
42.当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～ 7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。
43.术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
44.下面对本实用新型所提供的室外多路数据采集卡及系统进行详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本实用新型实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本实用新型实
施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
45.如图2所示，本实用新型实施例提供一种室外多路数据采集卡，包括：
46.电路板1和设置在电路板上的信号汇聚处理电路2，该信号汇聚处理电路2分别设有多个数字信号输入接口3和多个模拟信号输入接口4，该信号汇聚处理电路设有一个汇聚数字信号输出接口5；
47.所述信号汇聚处理电路的多个数字信号输入接口能分别连接不同的环境参数数字采集设备，多个模拟信号输入接口能分别连接不同的环境参数模拟采集设备；
48.所述信号汇聚处理电路的一个汇聚数字信号输出接口，能与数据中心通信，将接收的各环境参数数字采集设备采集的数字信号和各环境参数模拟采集设备采集的模拟信号汇聚处理成一个数字信号向所述数据中心6发送。
49.参见图3，上述采集卡中，所述信号汇聚处理电路是以型号为stm32f103vet6的主控芯片作为处理器形成的信号汇聚处理电路；
50.该信号汇聚处理电路设有四个rs485数据采集接口作为四个数字信号输入接口、四个 ad模拟量采样接口作为四个模拟信号输入接口以及一个汇聚数字信号输出接口；
51.所述信号汇聚处理电路能将接收的四个rs485数据信号和四个ad模拟信号汇聚为一路数字信号经所述汇聚数字信号输出接口向数据中心发送。
52.上述采集卡中，所述信号汇聚处理电路中，每个rs485数据采集接口均通过第一防雷器件、保护电阻、磁珠滤波电路和光电隔离电路与所述处理器的rs485数据采集端子电性连接；
53.每个ad模拟量采集接口均通过第二防雷器件、保护电阻、磁珠滤波电路与所述处理器的所述处理器的ad采样端子电性连接；
54.所述汇聚数字信号输出接口通过第一防雷器件、保护电阻、磁珠滤波电路和光电隔离电路与所述处理器的汇聚数字信号输出端子电性连接。
55.上述采集卡中，所述第一防雷器件采用型号ez0-a90xsmd的防雷管；
56.所述第二防雷器件采用型号a80-c90xsmd的防雷管。
57.本实用新型不仅完成了远程环境数据采集，还实现了多路采集，以及多路采集后的数汇聚，然后把汇聚后的数据发给数据中心，同时实现不同数据信号格式转换，转换成统一的数字信号。如图2所示，室外多路数据采集卡可采集数字信号也可采集模拟信号；如图3 所示，数据采集卡采用stm32f103vet6作为处理器，支持5路rs485信号，4路提供给环境量采集，1路作为汇聚后的信号传给数据中心，数据中心根据实时采集的环境数据分析后可给出实时预警和报警，该处理器支持4路ad，可以采集4路模拟量信号，并把模拟信号转换成数字信号汇聚后发给数据中心；如图4-图12所示，每路rs485信号增加ez0-a90xsmd防雷管，可对室外信号采集时提供防雷保护；如图13-图18所示为本实用新型能采集4路模拟量，同时每路模拟量增加a80-c90xsmd作为防雷器件，可对室外模拟量采集提供有效的防雷保护。
58.上述的室外多路数据采集卡实现包括以下部分：中央处理器数据处理、ad采样及数据汇聚发送；rs485数据采集及防雷保护；ad模拟量采集及防雷保护。
59.中央处理器数据处理、ad采样及数据汇聚发送：
60.如图3所示，u1为多路数据采集卡的cpu(型号stm32f103vet6),提供5路usart 接口，4路作为数字环境量采集输入口，1路作为数据汇聚后与数据中心的通信接口；同时该处
理器提供4路adc接口，可采集4路模拟信号，模拟环境量通过ad采样后，cpu把采样的数据连同4路数字量环境数据一并汇聚发给数据中心，数据中心根据接收的数据给出预警或报警信息。
61.rs485数据采集及防雷保护：
62.如图4-图12所示，外部输入的4路数字量采集接口及与数据中心通信的1路接口通过f22/f23/f24/f25/f26(型号ez0-a90xsmd)防雷保护后，通过电阻r46-r66连接至磁珠 fb5-fb14滤波电路，再通过光电隔离后接入主控cpu电路。
63.ad模拟量采集及防雷保护：
64.如图13-图18所示，4路模拟量通过fv8-fv15(型号a80-c90xsmd)防雷保护后连接至电阻r29/r31/r33/r35，再通过磁珠fb1-fb4滤波电路，接入主控cpu电路的adc采用接口。
65.参见图19，本实用新型实施例还提供一种室外多路数据采集系统，包括：
66.多个不同类型的环境参数采集设备、上述的室外多路数据采集卡和数据中心；其中，
67.各环境参数采集设备分别经对应的输入接口与室外多路数据采集卡电性连接；
68.所述室外多路数据采集卡经一个汇聚数字信号输出接口与所述数据中心通信连接。
69.具体的，上述系统中，室外多路数据采集卡包括多路数据实时采集(4路数字量，4 路模拟量)，采集信号的防雷保护，采集信号的汇聚并把汇聚后的信号通过一路rs485传输给数据中心，数据中心根据收到的数据给出预警和报警信号。
70.综上可见，本实用新型实施例的室外多路数据采集卡及系统，能同时采集多路不同的数字信号和模拟信号，经汇聚处理后形成一路数字信号发送至数据中心，提升了多路数据信号采集和处理的便利性。
71.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。