一种具备加密传输功能的智能无线数据采集终端的制作方法

1.本实用新型涉及及物联网信息采集及传输设备领域，特别涉及一种具备加密传输功能的智能无线数据采集终端。


背景技术：

2.目前在变电站的辅助设备全面监控系统中，传统方法是将需要采集的信息通过通讯电缆连接到就地设备，就地设备集中获取信息后上传到站端的网关机或综合应用主机。
3.传统方法如果要全面的采集站内辅助设备信息需要布设大量的电缆用于信号采集，而实际往往受限于电缆通道空间、就地设备接口数量限制、预算等，不能全面采集辅助设备信息，实施方案往往会做出取舍。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种具备加密传输功能的智能无线数据采集终端，在于可较好的解决上述有线方式传输信号存在的成本高昂的问题。
5.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种具备加密传输功能的智能无线数据采集终端，包括pcb底板、天线固定板和加密芯片板；
6.所述pcb底板上设置有mcu主控芯片，遥信开入电路，遥控开出电路，rs232通讯接口电路，rs485通讯接口电路，lora无线传输模组；
7.所述天线固定板与pcb底板连接，所述天线固定板上固定lora无线传输模组的 sma天线座；
8.加密芯片板与pcb底板连接，所述加密芯片板设有国密算法加密芯片；
9.所述mcu主控芯片与rs232通讯接口电路、rs485通讯接口电路、加密芯片板、lora 无线传输模组、遥信开入电路，遥控开出电路连接。
10.进一步地，所述天线固定板上设置rf射频座。
11.进一步地，所述pcb底板上还设置有flash存储芯片，所述mcu的iic接口连接 flash存储芯片。
12.进一步地，所述pcb底板上设置有状态指示灯。
13.进一步地，所述pcb底板上设置了继电器和ac220v电压状态检测电路；
14.所述mcu主控芯片通过io管脚连接继电器，控制继电器的分合，继电器通过分合动作控制连接在其输出回路的设备，所述ac220v电压状态检测电路与mcu主控芯片连接。
15.进一步地，所述mcu主控芯片包括uart1，uart2、uart3、uart4和uart5，所述uart1，uart2、uart3连接到rs232通讯接口电路接口和/或rs485通讯接口电路接口，所述uart4连接加密芯片板，所述uart5连接lora无线传输模组。
16.进一步地，pcb底板上的mcu主控芯片的uart1经过光耦隔离后连接，rs232通讯接口电路的rs232收发器至第一外部端子；mcu主控芯片的uart2经过光耦隔离后同时连接rs232收发器与rs485收发器；mcu主控芯片的uart3经过光耦隔离后连接 rs485收发器。
17.进一步地，遥信开入电路通过第二外部端子15的下层连接到pcb底板，经过tvs 反向二极管后输入光耦，经光耦隔离后输出给mcu主控芯片的io管脚；
18.遥控开出电路通过mcu主控芯片的两个io管脚驱动光耦的导通或关断，光耦的输出侧连接继电器的线圈，若光耦导通则继电器线圈通电，继电器触点闭合。
19.进一步地，所述pcb底板设置开关电源模块。
20.进一步地，还包括用于安装pcb板的外壳，所述天线固定板上的sma天线座伸出外壳，并且不与外壳连接。
21.本实用新型至少包括以下有益效果：本技术的采集终端可以通过自主设计的通讯协议进行组网连接，可非常方便的将分布于变电站主控室、高压室、设备间、高压厂区的各类数据信息采集后汇聚到主控制室的辅控以及巡视系统进行数据记录、统计、分析，方便运维检修人员对变电站各类辅助设备运行状态进行全方位监控，可大大减轻运维人员设备维护压力，提高运维效率。
22.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
23.图1是本实用新型的一个实施例的原理框图；
24.图2是本实用新型的一个实施例的pcb结构图；
25.图3是本实用新型的一个实施例的主壳体结构图；
26.图4是本实用新型的一个实施例的副壳体结构图；
27.图5是本实用新型遥信开入电路；
28.图6是本实用新型遥控开出电路；
29.图7是本实用新型rs232、rs485通讯接口电路；
30.图8是本实用新型ac220v电压状态检测电路。
31.附图标记说明：1-pcb底板；2-天线固定板；3-加密芯片板；4-mcu主控芯片；5-lora 无线传输模组；6-led灯座；7-继电器；9-铜柱；10-sma天线座；11-继电器输出端子； 12-电源输入端子；13-emi滤波器；14-开关电源模块；15-第二外部端子；101-主壳体； 102-底板固定压铆螺母；103-压铆螺母孔；104-第一开孔；105-接地螺丝孔；106-导轨安装卡扣；107-第二开孔；108-副壳体。
具体实施方式
32.面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行详细的描述，显然所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本使用新型中的实施例，任何本领域技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所做出的的所有实施例，都属于本实用新型的保护范围。
33.本实用新型实施例提供一种具备加密传输功能的智能无线数据采集终端，图1至图8，包括pcb底板1、天线固定板2和加密芯片板3；
34.所述pcb底板1上设置有mcu主控芯片4，遥信开入电路(图5所示)，遥控开出电路(图6所示)，rs232通讯接口电路，rs485通讯接口电路，lora无线传输模组5；本实施例中，所
述lora无线传输模组5设置在pcb底板1的背面。
35.所述天线固定板与pcb底板1采用2个铜柱9连接，所述天线固定板上固定lora 无线传输模组5的sma天线座10。
36.加密芯片板3垂直固定于pcb底板1，加密芯片板3与pcb底板1采用双排针，3 位(总计6个针脚)，间距2.0mm，间距90度弯针连接，所述加密芯片板3设有国密算法加密芯片，加密芯片板3可焊接不同封装的国密算法加密芯片，方便供应商更换封装时无需修改pcb底板1，节约成本。
37.所述mcu主控芯片4与rs232通讯接口电路、rs485通讯接口电路、加密芯片板3、 lora无线传输模组5、遥信开入电路，遥控开出电路连接。
38.图1中，本实施例实现lora无线数据安全传输的方式是通过国密加密算法进行报文加密，具体的mcu主控芯片4收到来自lora传输模组上级设备的召唤数据指令后，在发出回复报文之前，先将回复报文发送给国密短发加密芯片进行sm1或者sm2加密，加密方式可选，加密完成后加密芯片将密文发回mcu主控芯片4，mcu主控芯片4收到密文后再将密文回复给上级设备。采用以上方案的优势在于充分利用mcu主控芯片4的硬件资源，通过mcu的gpio管脚实现遥信开入电路的遥信开入信号采集、遥控开出电路的遥控开出控制；通过mcu的uart1连接rs232通讯接口电路的rs232收发器至第一外部端子15作为终端对上位机的调试接口；通过mcu的uart2同时连接rs232收发器与rs485收发器，形成一个rs232与rs485复用接口；通过mcu的uart3连接rs485 通讯接口电路的rs485收发器作为一个rs485接口；通过mcu的uart4连接加密芯片板3实现国密算法加密功能；通过mcu的uart5连接lora无线传输模组5实现lora 无线通信功能。
39.所述天线固定板上设置rf射频座(未图示)、flash存储芯片，所述mcu的iic 接口连接flash存储芯片(未图示)，用于存储终端程序运行的配置参数信息。
40.按图2，所述pcb底板1上设置有状态指示灯，所述状态指示灯包括5组led灯座 6，5组led灯座6为电源状态指示灯座，运行状态指示灯座，rs232收发状态指示灯座、 rs485收发状态指示灯座、lora模组通讯收发状态指示灯座。
41.所述pcb底板1上设置了继电器7和ac220v电压状态检测电路(图8所示)；所述 mcu主控芯片4通过io管脚连接光耦输入端，光耦输出端串联继电器7，控制继电器7 的分合，继电器7通过分合动作控制连接在其输出回路的设备，所述继电器7输出触点容量可达交流250v 5a，可直接控制较大功率设备的开关；所述ac220v电压状态检测电路与mcu主控芯片4连接，可检测其他设备电源回路是否有220v电压，从而判断设备是否工作。ac220v电压状态检测电路通过图2中继电器输出端子11由外部引入220v电压回路，经过降压整流滤波后形成ttl电平，经过光耦隔离后输入至mcu主控芯片4，用于检测某些通电即工作的设备的工作状态。
42.所述mcu主控芯片4包括uart1，uart2、uart3、uart4和uart5，所述uart1， uart2、uart3连接到外部的rs232通讯接口电路接口和/或rs485通讯接口电路接口，所述uart4连接加密芯片板3，所述uart5连接lora无线传输模组5。
43.按图1及图2，pcb底板1上的mcu主控芯片4的uart1经过光耦隔离后连接， rs232通讯接口电路的rs232收发器至第一外部端子(未图示)作为终端对上位机的调试接口；mcu主控芯片4的uart2经过光耦隔离后同时连接rs232收发器与rs485收发器，形成一个rs232与
rs485复用接口连接至第二外部端子15；mcu主控芯片4的uart3 经过光耦隔离后连接rs485收发器，作为一个rs485接口连接至第二外部端子15。
44.所述pcb底板1rs232接口，rs485接口，遥信开出接口，遥控开入接口均进行了电源隔离和信号隔离，使终端整机电源输入对外壳保护地达到4gω绝缘电阻，第二外部端子15对外壳保护地达到4gω绝缘电阻。
45.按图1及图2，遥信开入电路通过第二外部端子15的下层连接到pcb底板1，经过 tvs反向二极管后输入光耦，经光耦隔离后输出给mcu主控芯片4的io管脚，可有效防止输入线路过长时导致的耦合浪涌冲击，保护内部电路不受干扰；
46.遥控开出电路通过mcu主控芯片4的两个io管脚驱动光耦的导通或关断，光耦的输出侧连接继电器7的线圈，若光耦导通则继电器7线圈通电，继电器7触点闭合。
47.所述pcb底板1设置ac220v转dc5v开关电源模块14。图2中，pcb底板1220v 工作电源由电源输入端子12引入，开关电源模块14与220v电源输入端子12之间设有 emi滤波器13，x电容，y电容，压敏电阻等防护器件(未图示)。图2中第二外部端子 15可对外输出5v直流电源，功率不大于2w，可用于提供给终端连接的外部低功耗传感器供电。
48.还包括用于安装pcb板的外壳，所述天线固定板上的sma天线座伸出外壳，并且不与外壳连接，防止pcb底板1的信号地与外壳保护地短接，影响终端的emc性能。
49.图3和图4的组合为本实施例的外壳设计。所述外壳为钣金喷塑材料，所述外壳包括主壳体101和副壳体108，所述主壳体与副壳体可拆卸的连接，主壳体一侧设置有导轨安装卡扣106和接地螺丝孔105，主壳体101底部设置有pcb底板1固定压铆螺母102。主壳体上开有连接副壳体的压铆螺母孔103，主壳体上的第一开孔104为使sma天线座伸出壳体外。主壳体上第二开孔107是使灯座上led灯伸出壳体的开孔。主壳体上压铆螺母柱12是用于固定pcb底板1而设置。
50.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。