一种数据采集系统的制作方法

本实用新型涉及数据采集处理技术领域，尤其涉及一种数据采集系统。

背景技术：

如今，物联网数据采集方面关于数据接口的协议众多，但却没有适用不同领域场合的采集要求的、兼容性强的数据采集产品；现有产品的缺陷主要包括：

1、市场上的数据采集产品大多为数据透传方式，即，将所有数据信息采集后、打包成不同格式上传到后台，由后台对数据直接处理，这样给后台增加较大负担；且不能满足特殊传输及处理要求，例如有效数据信息为数据串的开头和结尾，那也需要把整串数据透传到后台；

2、针对不同的接口及有线和无线的方式，完成一些数据采集需要搭配选择不同的网关或采集器分别向后台传输，这样完成采集可能需要较多的采集设备搭配使用，并要考虑接口协议问题，且耗费较高的硬件成本；

3、产品基本为数采查询，无控制功能，给实际操作带来不便。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：以工业工厂端、农业种植、养殖等方面为应用背景，考虑到现场环境条件、数据采集传感器的接口种类、不同协议等因素，如何开发一款兼容性强的采集产品，能够根据自身需要对数据进行预加工、分析筛选处理。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种数据采集系统，包括：数据采集终端、多个采集适配模块以及无线传输模块，其中，

所述数据采集终端中设有主控板和电连接至所述主控板的接入接出端口，其中，

所述主控板包括：嵌入式处理器、DC电源、人机界面、USB端口、按键-LED-SPI针座、TF卡接口、RTC(Real-Time Clock，实时时钟)以及EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，电可擦可编程只读存储器)；所述DC电源通过外部的适配器电连接至220V市电，为所述数据采集系统提供电力；所述人机界面电连接至所述嵌入式处理器，供工作人员进行操作；所述USB端口电连接至所述嵌入式处理器，与外部设备或装置的USB端口进行电连接；所述按键-LED-SPI针座电连接至所述嵌入式处理器，与外部的按键键盘、LED灯或SPI进行电连接；所述TF卡接口电连接至所述嵌入式处理器，与外部的TF卡进行电连接；所述RTC电连接至所述嵌入式处理器，为所述数据采集系统提供时钟信号；所述EEPROM电连接至所述嵌入式处理器；

所述接入接出端口包括：多个串口、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)口、LAN(Local Area Network，局域网)网口、WAN(Wide Area Network，广域网)网口及多个MINI PCI-E，其中，多个串口皆电连接至所述主控板上的所述嵌入式处理器，串口设置为RS485或RS232；所述CAN口电连接至所述主控板上的所述嵌入式处理器，所述LAN网口电连接至所述主控板上的所述嵌入式处理器，所述WAN网口电连接至所述主控板上的所述嵌入式处理器；多个MINI PCI-E皆电连接至所述主控板上的所述嵌入式处理器，用于电连接所述无线传输模块中的模组；

多个采集适配模块中的每一个模块皆包括依次电连接的：输入端子、MCU(Micro controller Unit，微控制单元)及输出端子，其中，所述输入端子用于电连接至外部的数据采集用传感器，所述输出端子则直接或间接地电连接至所述数据采集终端中的接入接出端口；

所述无线传输模块包括：LORA模组、WIFI模组、3G模组、GPS模组和ZIGBEE模组中的一种或几种，所述LORA模组、WIFI模组、3G模组、GPS模组或ZIGBEE模组分别无线连接至所述接入接出端口中的MINI PCI-E。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

优选地，还包括可扩展控制模块，所述可扩展控制模块包括RS485接口及与此RS485接口电连接的用于控制8路继电器的开关，其中，所述可扩展控制模块中的RS485接口连接至所述接入接出端口中的RS485串口，所述用于控制8路继电器的开关则电连接至外部的8路继电器。

优选地，采集适配模块中的输入端子为RJ-45、串口、电连接端子及I/O端子中的一种或几种。

优选地，采集适配模块中的输出端子为LORA、WIFI、RS485及RJ-45中的一种或几种。

优选地，所述嵌入式处理器为ARM9处理器。

优选地，所述人机界面为7"电阻屏或触摸液晶屏。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

1、各种有线无线接口资源丰富，可兼容常见的串口、网口及各种无线的模块，适配多种协议，多种采集传输路径可选，以多种接口协议采集底层数据，适用性强；

2、可根据现场需求进行模块化设计，可灵活搭配使用，不用的模块可不用适配，节约资源；

3、非透传设计，具备数据预处理及分析筛选功能，将有效的数据传送到后台，减轻后台的负担，亦可以满足一些特殊要求；

4、采集适配模块和数据采集终端的内部皆可通过更高效的私有协议进行连接，而且协议是否解析、作何处理、内部全部资源都可任意利用开发，也利于以后扩展应用。

附图说明

图1为本实用新型的数据采集系统的结构示意图；

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

100——数据采集终端；101——主控板；1011——嵌入式处理器；1012——24V DC电源；1013——人机界面；1014——USB端口；1015——按键-LED-SPI针座；1016——TF卡接口；1017——RTC；1018——EEPROM；

102——接入接出端口；1021A——A串口；1021B——B串口；1021N——N串口；1022——CAN口；1023——LAN网口；1024——WAN网口；1025A——A MINI PCI-E；1025B——B MINI PCI-E；1025N——N MINI PCI-E；

201——第一采集适配模块；202——第二采集适配模块；203——第三采集适配模块；20N——第N采集适配模块；

300——无线传输模块；301——LORA模组；302——WIFI模组；303——3G模组；304——GPS模组；305——ZIGBEE模组；

400——可扩展控制模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

请参照图1所示，其为本实用新型的数据采集系统的结构示意图。所述数据采集系统包括：数据采集终端100、第一、二、三～N采集适配模块201、202、203～20N、无线传输模块300以及可扩展控制模块400，其中，

所述数据采集终端100中设有主控板101和电连接至所述主控板101的接入接出端口102，其中，

所述主控板101包括：嵌入式处理器1011、24V DC电源1012、人机界面1013、USB端口1014、按键-LED-SPI针座1015、TF卡接口1016、RTC 1017以及EEPROM 1018；其中，所述嵌入式处理器101优选为ARM9处理器，在本实用新型的数据采集系统的核心处理元件，系统中所有的模块、电气元件和端口皆与其直接或间接电连接，像人体的大脑一样，完成数据的分析处理、指令的下达等动作，ARM9处理器可对数据进行预处理，筛选过滤后再上传，给后台提供高质量有效数据；所述24V DC电源1012通过外部的适配器电连接至220V市电，为本实用新型的数据采集系统中所有的模块、电气元件和端口提供电力；所述人机界面1013电连接至所述嵌入式处理器1011，可为7"电阻屏或触摸液晶屏，供工作人员进行操作；所述USB端口1014电连接至所述嵌入式处理器1011，用于与外部设备或装置的USB端口进行电连接；所述按键-LED-SPI针座1015电连接至所述嵌入式处理器1011，用于与外部的按键键盘、LED灯或SPI进行电连接；所述TF卡接口1016电连接至所述嵌入式处理器1011，用于与外部的TF卡进行电连接；所述RTC 1017电连接至所述嵌入式处理器1011，用于为本实用新型的数据采集系统提供稳定的时钟信号；所述EEPROM 1018电连接至所述嵌入式处理器1011，其为一种掉电后数据不丢失的存储芯片，可在电脑上或专用设备上擦除已有信息、重新编程，即插即用；在图1中，本应以连接线标识出电连接关系，但由于部件较多，若全部标出会导致附图杂乱、难以识别，故将连接线省略，本领域技术人员可根据文字描述获取连接关系。

所述接入接出端口102包括：A、B～N串口1021A,1021B,……,1021N、CAN口1022、LAN网口1023、WAN网口1024以及A、B～N MINI PCI-E 1025A,1025B,……,1025N，其中，A、B～N串口1021A,1021B,……,1021N皆电连接至所述主控板101上的所述嵌入式处理器1011，具体地，串口可根据需求设置为RS485或RS232等；所述CAN口1022电连接至所述主控板101上的所述嵌入式处理器1011，用于构建本实用新型的数据采集系统的控制器局域网；所述LAN网口1023电连接至所述主控板101上的所述嵌入式处理器1011，用于构建本实用新型的数据采集系统的局域网；所述WAN网口1024电连接至所述主控板101上的所述嵌入式处理器1011，用于构建本实用新型的数据采集系统的广域网；工作人员可通过串口或网口使用配置软件设定不同的采集数据、上传数据的路径模式；A、B～N MINI PCI-E 1025A,1025B,……,1025N皆电连接至所述主控板101上的所述嵌入式处理器1011，MINI PCI-E是基于PCI-E总线的接口，广泛用在笔记本和数码设备上，可用于电连接E-PC、无线网卡及固态硬盘等设备，在本实用新型的数据采集系统中，A、B～N MINI PCI-E 1025A,1025B,……,1025N用于电连接所述无线传输模块300中的模组；由此，外部的设备或装置通过接入接出端口将数据传输至主控板的嵌入式处理器，由嵌入式处理器进行数据的分析处理后，或显示于人机界面供工作人员参考，或进行存储，或通过有线或无线的方式向外传输分析处理后的信息，或根据分析处理后的信息下达控制指令等。

第一、二、三～N采集适配模块201、202、203～20N中的每一个模块皆包括依次电连接的：输入端子、MCU及输出端子，其中，所述输入端子用于电连接至外部的数据采集用传感器，因在实际的数据采集过程中，信号接口的形式多样，故具体实施时可根据现场需求进行配置，例如可为RJ-45、串口、电连接端子及I/O端子中的一种或几种；RJ-45为布线系统中信息插座(即通信引出端)连接器，俗称“网口”或“水晶头”，串口可为RS232、RS422和/或RS485，电连接端子用于接收电流或电压信号，例如模拟电流信号0-20mA或4-20mA，或者，模拟电压信号-5-5V或0-5V，I/O端子则用于输入检测用的DI开关量信号，一般为多路开关量，例如8路；所述MCU(Micro controller Unit)为微控制单元，又称单片微型计算机或单片机，在本实用新型中，用于根据适配对应的采集模块将采集到的数据转换为适合进行输出的数据，发送至输出端子；所述输出端子为LORA、WIFI、RS485及RJ-45中的一种或几种，电连接至所述数据采集终端100中的接入接出端口102，其中，若选择的端子是无线的，例如LORA或WIFI，则输出端子经无线传输模块300电连接至所述接入接出端口102中的MINI PCI-E，若选择的端子是有线的，例如RS485或RJ-45，则输出端子直接电连接至所述接入接出端口102中的串口、CAN口、LAN网口或WAN网口；由此，传感器将采集到的数据发送至输入端子，进而发送至MCU，在MCU进行数据的分析处理之后，再通过输出端子发送至所述数据采集终端100中的接入接出端口102，进而发送至所述主控板101上的所述嵌入式处理器1011，进行进一步的数据分析处理，例如数据筛选、处理、协议转换等工作；

所述无线传输模块300包括：LORA模组301、WIFI模组302、3G模组303、GPS模组304和/或ZIGBEE模组305，所述LORA 301、WIFI模组302、3G模组303、GPS模组304或ZIGBEE模组305分别电连接至所述接入接出端口102中的A～N MINI PCI-E 1025A,1025B,……,1025N；由此，多种无线模组通过MINI PCI-E电连接至所述主控板101上的所述嵌入式处理器1011，进而可与其它电连接至所述嵌入式处理器1011的电气元件、接口或装置等进行数据或指令的传输；在图1中，为防止线条混乱，仅以一条双箭头线段表示无线传输模块至MINI PCI-E的电连接，本领域技术人员应理解的是，各模组与MINI PCI-E之间为一对一连接；

所述可扩展控制模块400包括RS485接口及与此RS485接口电连接的用于控制8路继电器的开关，其中，所述可扩展控制模块400中的RS485接口连接至所述A～N串口1021A,1021B,……,1021N中的RS485接口，所述用于控制8路继电器的开关则电连接至外部的8路继电器；由此，在采集适配模块将采集到的数据信息传输至嵌入式处理器后，由嵌入式处理器进行数据的分析处理，然后，根据分析处理后的信息下达控制指令，通过可扩展控制模块控制外部的8路继电器，进而控制电连接至继电器的外部设备，实现多路常开常闭的控制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。