一種數據採集與監測控制系統終端採集設備的製作方法

2023-07-07 11:34:01 2

專利名稱：一種數據採集與監測控制系統終端採集設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種數據釆集與監測控制系統，尤其涉及一種數據採集與 監測控制系統的終端採集設備。
在城市供水/供氣等 SCADA ( S叩ervisory Control And Data Acquisition,數據採集與監測控制系統)系統中，有大量的供水/供氣管 網的壓力監測、流量監測需要用終端釆集設備去採集數據。現有技術中的 終端釆集設備一般包括數據採集單元、GPRS單元及數據處理單元，所述數 據釆集單元在監測點釆集相應的採集數據，將該採集數據發送到所述數據 處理單元，所述數據處理單元接收所述採集數據並進行相應的處理之後通 過所述GPRS單元發送到SCADA系統中的中央管理系統。但隨著城市規模的 擴大、高樓林立，監測點的選取有一定的難度，因為數據採集單元和GPRS 單元的耗電量比較大，如果數據釆集單元和所述GPRS單元一直工作，使得 終端採集設備整體的耗電量比較大，需要有交流電源來供電，如果監測點 離交流電源比較遠，終端採集設備就找不到相應的交流電源來供電，也就 無法採集監測點的數據。
本發明提供了 一種數據採集與監測控制系統終端採集設備，其耗電量 小，可以採用電池組作為電源供電，可以實現對任意監測點的數據採集。
本發明的技術方案是 一種數據採集與監測控制系統終端採集設備， 包括無線數據傳輸單元、數據採集單元，還包括中央處理單元、電源控制 模塊；
背景技術：
發明內容所述電源控制單元的電源輸出端分別與所述數據採集單元和無線數據
傳輸單元連接，其電源輸入端與電源連接；所述中央處理單元的數據輸入 端與所述數據採集單元的輸出端連接；所述中央處理單元的數據輸出端與 所述無線數據傳輸單元連接；
所述中央處理單元設置第 一時間，在第 一時間到時向所述電源控制單 元發出第一控制信號，所述電源控制單元根據該第一控制信號對所述數據 採集單元供電，所述中央處理單元控制所述數據採集單元從監測點採集數 據，在接收到所述數據採集單元的釆集數據後向所述電源控制單元發出第 二控制信號，所述電源控制單元根據該第二控制信號停止對所述數據採集 單元的供電；
所述中央處理單元還設置第二時間，在第二時間到時向所述電源控制 單元發出第三控制信號，所述電源控制單元根據該第三控制信號對所述無 線數據傳輸單元供電；所述中央處理單元將接收到的所述採集數據處理後 通過所述無線數據傳輸單元發送到所述中央管理系統，在發送完所述處理 後的採集數據後向所述電源控制單元發出第四控制信號，所述電源控制單 元根據該第四控制信號停止對所述無線數據傳輸單元的供電。
本發明的數據採集與監測控制系統終端採集設備，通過中央處理單元 向電源控制單元發送不同的控制信號來控制電源控制單元對數據採集單元 和無線數據傳輸單元在工作時供電，不工作時斷電，有效的節約了耗電量， 使得整個終端採集設備的耗電量比較小，可以採用電池組作為電源對終端 採集設備供電，不需要依靠交流電源來供電，可以實現對任意位置的監測 點的數據採集。


圖1是本發明數據採集與監測控制系統終端採集設備其中一個實施例 的結構原理框圖；圖2是本發明數據釆集與監測控制系統終端釆集設備其中一個實施例
的結構原理框圖3是本發明數據採集與監測控制系統終端採集設備其中一個實施例 的結構原理框圖4是本發明數據採集與監測控制系統終端採集設備具體實施例的結 構原理框圖。
具體實施例方式
本發明的數據採集與監測控制系統終端採集設備，通過中央處理單元 向電源控制單元發送不同的控制信號來控制電源控制單元對數據採集單元 和無線數據傳輸單元在工作時供電，不工作時斷電，有效的節約了耗電量， 使得整個終端釆集設備的耗電量比較小，可以採用電池組作為電源對終端 採集設備供電，不需要依靠交流電源來供電，可以實現對任意位置的監測 點的數據採集。
下面結合附圖和具體實施例對本發明做一詳細的闡述。
本發明的數據採集與監測控制系統(SCADA)終端釆集設備，如圖1， 包括無線數據傳輸單元、數據釆集單元、中央處理單元和電源控制模塊；
所述電源控制單元的電源輸出端分別與所述數據採集單元和無線數據 傳輸單元連接，所述電源控制單元的電源輸入端與電源連接；所述中央處 理單元的數據輸入端與所述數據釆集單元的輸出端連接；所述中央處理單 元的數據輸出端與所述無線數據傳輸單元連接。
所述中央處理單元設置第一時間，在第一時間到時向所述電源控制單 元發出第一控制信號，所述電源控制單元根據該第一控制信號對所述數據 採集單元供電，所述中央處理單元控制所述數據採集單元從監測點採集數 據，在接收到所述數據採集單元的採集數據後向所述電源控制單元發出第二控制信號，所述電源控制單元根據該第二控制信號停止對所述數據採集 單元的供電。第一時間可以是固定的時間值，也可以是固定的時間間隔值， 即中央處理單元按固定時間頻率向電源控制單元發出第 一控制信號。
所述中央處理單元還設置第二時間，在第二時間到時向所述電源控制 單元發出第三控制信號，所述電源控制單元根據該第三控制信號對所述無
線數據傳輸單元供電；所述中央處理單元將接收到的所述採集數據處理後 通過所述無線數據傳輸單元發送到所述中央管理系統，在發送完所述處理 後的採集數據後向所述電源控制單元發出第四控制信號，所述電源控制單 元根據該第四控制信號停止對所述無線數據傳輸單元的供電。第二時間可 以是固定的時間值，也可以是固定的時間間隔值，即中央處理單元按固定 時間頻率向電源控制單元發出第二控制信號。
電源可以採用電池組作為電源， 一般電壓可以設為3. 6V,或9V—15V， 根據終端採集設備的需要來設定。數據採集單元是用來採集監測點的數據， 在實際應用中，如果在監測點包括有儀表或壓力表的話，該數據採集單元 可以直接與監測點的儀表或壓力表數據連接，數據採集單元工作時直接讀 取儀表或壓力表的數據即可；如果監測點沒有安裝儀表或壓力表，該數據 採集單元可以包括有儀表或壓力表，通過將數據採集單元安裝到監測點上 即可採集監測點的數據。中央管理系統是用來管理終端採集的SCADA中心 系統。
由此可見，本發明的終端採集設備通過中央處理單元來控制數據採集 單元和無線傳輸單元的供電，在工作時供電，在不工作時斷電，極大的節 省了耗電量，因此可以採用電池組這樣的電源對本發明的終端採集設備供 電，可以實現對任意監測點的數據採集。
由於中心管理系統可能對終端採集設備設置參數或根據需要向終端採 集設備發出相應的控制信號。在一實施例中，本發明的終端採集設備還包 括輸出控制單元，其輸入端與所述中央處理單元的控制端連接，輸出端與所述無線數據傳輸單元和/或電源控制單元和/或數據釆集單元連接；所述
中央處理單元在向所述電源控制單元發出第四控制信號之前，設置相應的 等待時間，在該等待時間內，其通過所述無線數據採集單元接收所述中心 管理系統的控制信息，根據該控制信息向所述輸出控制單元輸出控制指令， 所述輸出控制單元根據該控制指令對所述無線數據傳輸單元和/或電源控 制單元和/或數據釆集單元執行相應的操作，在過了該等待時間後，所述中
央處理單元再向所述電源控制單元發出第四控制信號，電源控制單元根據 該第四控制信號停止對所述無線數據傳輸單元的供電。該控制信息可以是 中央管理系統要中央處理單元對所述無線數據傳輸單元和/或電源控制單 元和/或數據採集單元設置相應的參數信息或要中央處理單元發送某個時 刻的採集數據的信息。
由於中央處理單元通過無線數據傳輸單元向中心管理系統發送採集數 據，這樣中央處理單元要通過無線數據傳輸單元與中心管理系統建立無線 數據連接。在一實施例中，所述中央處理單元可以設置第一預定時間，在 所述中央處理單元通過所述無線數據傳輸單元與所述中央管理系統開始建 立無線連接的第一預定時間內，如果所述中央處理單元無法與所述中央管 理系統建立無線連接，所述中央處理單元向電源控制單元發出第五控制信 號，所述電源管理單元根據該第五控制信號停止對所述無線數據傳輸單元 的供電。這樣可以進一步的節省無線數據傳輸單元的耗電量，使得終端採 集設備的耗電量進一 步的降低。
另外，所述中央處理單元還設置第二預定時間，如果在所述第一預定 時間內所述中央處理單元無法與所述中央管理系統建立無線連接，在所述 第 一預定時間後的所述第二預定時間內，所述中央處理單元向所述電源控 制單元發出第六控制信號，所述電源控制單元根據該第六控制信號對所述
無線數據傳輸單元供電；所述中央處理單元通過所述無線數據傳輸單元再
與所述中央管理系統建立無線連接，如果所述中央處理單元無法與所述中央管理系統建立無線連接，所述中央處理單元向所述電源控制單元發出第 七控制信號，所述電源控制單元根據該第七控制信號停止對所述無線數據 傳輸單元的供電。當然，中央處理單元也可以設置相應的連接次數，即在 所述中央處理單元與所述無線數據傳輸單元建立無線連接時，如果連接的 次數達到預定的連接次數還沒建立連接，所述中央處理單元就向所述電源 控制單元發出第七控制信號，所述電源控制單元根據該第七控制信號停止 對所述無線數據傳輸單元的供電。該連接次數可以根據需要來設定。
在一實施例中，所述中央處理單元在所述數據採集單元和所述無線數據 傳輸單元都不工作時，其按照休眠方式工作，此時中央處理單元的各個引腳 可以根據外部電路情況，分別設置成輸入狀態、輸出高電平或者低電平三種 情況，這樣可以減少漏電流，進一步的降低了系統整體耗電量。
為了對所述數據採集單元採集到的歷史數據進行保存，防止掉電情況
下丟失。本發明的終端採集設備還包括存儲單元和時鐘電路，如圖2，分別 與所述中央處理單元連接，其中電源控制單元的電源輸出端與所述時鐘電 路的電源輸入端連接。所述中央處理單元將接收到的採集數據處理後根據 時鐘電路的時間信息保存在存儲單元中，這樣中央處理單元可以保持歷史 採集數據，而且進一步的還可以記錄保存的歷史採集數據的時間信息。
本發明的終端採集設備還可以進一步的實現報警功能。即，中央處理 單元設置第一預定值和第二預定值，第一預定值大於第二預定值，在接收 到數據採集單元的採集數據時，判斷該採集數據是否大於第一預定值或小 於第二預定值，在大於第一預定值或小於第二預定值時，所述中央處理單 元向電源控制單元發出第八控制信號，電源控制單元根據該第八控制信號 對無線數據傳輸單元供電，所述中央處理單元通過該無線數據傳輸單元向 中心管理系統發送第 一報警信號。這樣中心管理系統就可以根據該第 一報 警信號採取相應的措施去維修監測點的管網設施。
另外，本發明的終端採集設備還可以進一步的實現防盜報警功能。如圖3,本發明的終端採集設備還包括門磁開關，其設置在該終端採集設備上 (一般設置在終端採集設備的開關門上)。所述中央處理單元設置第三時 間，在該第三時間到時，所述中央處理單元向電源控制單元發出第九控制 信號，電源控制單元根據該第九控制信號對所述數據採集單元供電，所述 中央處理單元通過數據採集單元採集所述門^f茲開關輸出的開關信號，在採 集完所述開關信號後，所述中央處理單元向電源控制單元發送第十控制信 號，電源控制單元根據該第十控制信號停止對所迷數據採集單元的供電， 這樣可以節省數據釆集單元的耗電量。當所述開關信號為打開信號時(表 明有人去盜取該終端採集設備)，所述中央處理單元向電源控制單元發出第 十一控制信號，所述電源控制單元根據該第十一控制信號對所述無線數據 傳輸單元供電，此時所述中央處理單元通過所述無線數據傳輸單元向所述 中央管理系統發出第二報警信號。這樣中心管理系統就可以實現對終端採 集設備的監控，防止終端採集設備的丟失。
所述無線數據傳輸單元，在一實施例中可以為GPRS單元或WUSB單元 或藍牙單元等可以無線傳輸數據的設備。
下面結合以上工作原理詳細介紹一個本發明的具體應用實施例。
如圖4，該具體實施例中，中央處理單元可以採用晶片MSP430,存儲 單元可以採用鐵電存儲器FM3164，電源控制單元可以採用MAX667電源晶片 和LT1765電源晶片，數據採集單元和中央處理單元之間可以採用作為RS232 接口晶片的晶片SP3223或作為RS485接口晶片的晶片SP3483。其中MAX667 電源晶片的電源輸出端與晶片MSP430的電源輸入端連接，LT1765電源晶片 的電源輸出端分別與數據採集單元的電源輸入端及無線數據傳輸單元的電 源輸入端連接。晶片MSP430的控制端分別與MAX667電源晶片的控制端和 LT1765電源晶片的控制端連接，晶片MSP430的數據輸入端通過作為RS232 接口晶片的晶片SP3223或作為RS485接口晶片的晶片SP3483與數據採集單元的輸出端連接，晶片MSP430的數據輸出端與無線數據傳輸單元連接。 所迷數據採集單元用於採集監測點的數據信息。電源可以採用7. 2V的電池 組組成，MAX667電源晶片的電源輸入端和LT1765電源晶片的電源輸入端分 別接該7. 2V電池組。
其中MSP430晶片，採用3.6V供電，休眠功耗16.0iaA,工作模式500 pA;並且具有多種休眠模式，非常適合做低功耗的主晶片。主晶片MSP430 的晶體諧振器的工作頻率可以採用1.8432MHz,這樣可以進一步的降低系統 整體的功耗。
鐵電存儲器FM3164,採用3.6V供電，工作最大電流1500 n A，等待模 式150juA。
電源晶片MAX667為靜態電流較小的晶片，晶片為LDO類型電源，最大 輸出電流為250mA,工作模式靜態電流只有20|aA,為低功耗的電源晶片。 電源可以通過電源晶片MAX667對中央處理單元和時鐘電^各供電。
電源晶片LT1765電流最大3A，輸出4V，工作靜態電流lmA左右，關 斷電流低於60jaA;功耗較低。電源可以通過該電源晶片LT1765對數據採 集單元和無線數據傳輸單元供電。
在MSP430主晶片和數據採集單元之間的接口晶片可以採用作為RS232 接口晶片的晶片SP3223或作為RS485接口晶片的晶片SP3483,這兩種接口 晶片靜態電流都比較小，同時都可以具有關斷模式，關斷電流小於10jiA， 適合做低功耗的晶片。
通過採用以上低功耗的電路晶片，結合中央處理單元(MSP430晶片) 控制數據採集單元和無線數據傳輸單元在工作時供電，不工作時斷電，使 得本發明的終端採集設備的耗電量進一 步的降到最低。
以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含 在本發明的權利要求保護範圍之內。
權利要求
1、一種數據採集與監測控制系統終端採集設備，包括無線數據傳輸單元、數據採集單元，其特徵在於還包括中央處理單元、電源控制模塊；所述電源控制單元的電源輸出端分別與所述數據採集單元和所述無線數據傳輸單元連接，所述電源控制單元的電源輸入端與電源連接；所述中央處理單元的數據輸入端與所述數據採集單元的輸出端連接；所述中央處理單元的數據輸出端與所述無線數據傳輸單元連接；所述中央處理單元設置第一時間，在該第一時間到時向所述電源控制單元發出第一控制信號，所述電源控制單元根據該第一控制信號對所述數據採集單元供電，所述中央處理單元控制所述數據採集單元從監測點採集數據，在接收到所述數據採集單元的採集數據後向所述電源控制單元發出第二控制信號，所述電源控制單元根據該第二控制信號停止對所述數據採集單元的供電所述中央處理單元還設置第二時間，在該第二時間到時向所述電源控制單元發出第三控制信號，所述電源控制單元根據該第三控制信號對所述無線數據傳輸單元供電；所述中央處理單元將接收到的所述採集數據處理後通過所述無線數據傳輸單元發送到所述中央管理系統，在發送完所述處理後的採集數據後向所述電源控制單元發出第四控制信號，所述電源控制單元根據該第四控制信號停止對所述無線數據傳輸單元的供電。
2、 根據權利要求1所述的數據採集與監測控制系統終端採集設備，其特 徵在於還包括輸出控制單元，其輸入端與所述中央處理單元的控制端連接， 輸出端與所述無線數據傳輸單元和/或電源控制單元和/或數據採集單元連 接；所述中央處理單元在向所述電源控制單元發出第四控制信號之前，設置 等待時間，在該等待時間內通過所述無線數據傳輸單元接收所述中央管理系 統發送的控制信息，並根據該控制信息向所述輸出控制單元輸出控制指令， 所述輸出控制單元根據該控制指令對所述無線數據傳輸單元和/或電源控制單元和/或數據採集單元執行相應的操作。
3、 根據權利要求2所述的數據採集與監測控制系統終端採集設備，其特 徵在於所述中央處理單元設定第一預定時間，在所述中央處理單元通過所 述無線數據傳輸單元與所述中央管理系統開始建立無線連接的第一預定時間 內，如果所述中央處理單元無法與所述中央管理系統建立無線連接，所述中 央處理單元向所述電源控制單元發送第五控制信號，所述電源控制單元根據 該第五控制信號停止對所述無線數據傳輸單元的供電。
4、 根據權利要求3所述的數據採集與監測控制系統終端採集設備，其特 徵在於所述中央處理單元還設置第二預定時間，在所述中央處理單元向所 述電源控制單元發送所述第五控制信號之後的第二預定時間內，所述中央處 理單元向所述電源控制單元發出第六控制信號，所述電源控制單元根據該第 六控制信號對所述無線數據傳輸單元供電；立無線連接，如果在該第第二預定時間內所述中央處理單元無法與所述中央 管理系統建立無線連接，所述中央處理單元向所述電源控制單元發送第七控 制信號，所述電源控制單元根據該第七控制信號停止對所述無線數據傳輸單 元的供電。
5、 根據權利要求1至4任一權利要求所述的數據採集與監測控制系統終 端採集設備，其特徵在於還包括存儲單元和時鐘電路，分別與所述中央處 理單元連接，所述時鐘電路的電源輸入端與所述電源管理控制單元的電源輸 出端連接；所述中央處理單元在接收到所述數據採集單元的採集數據後，才艮 據所述時鐘電路的時間信息將所述處理後的採集數據存儲在所述存儲單元 中。
6、 根據權利要求1至4任一權利要求所述的數據採集與監測控制系統終 端採集設備，其特徵在於所述中央處理單元設置第一預定值和第二預定值， 所述中央處理單元在接收到所述採集數據後，判斷所述採集數據是否大於所述第一預定值或小於所述第二預定值，在所述採集數據大於第一預定值或小 於第二預定值時，所述中央處理單元向所述電源控制單元發出第八控制信號，所述電源控制單元根據該第八控制信號對所述無線數據傳輸單元供電；所述中央處理單元通過該無線數據傳輸單元向所述中央管理系統發出第一報警信號
7、 根據權利要求6所述的數據採集與監測控制系統終端釆集設備，其特 徵在於還包括設置在所述終端釆集設備上的門磁開關，其與所述數據採集 單元的數據採集端連接；所述中央處理單元設置第三時間，在該第三時間到時，所述中央處理單 元向所述電源控制單元發出第九控制信號，所述電源控制單元根據該第九控 制信號對所述數據採集單元供電；所述中央處理單元通過所述數據採集單元 採集所述門磁開關輸出的開關信號，在釆集完所述開關信號後，所述中央處 理單元向所述電源控制單元發送第十控制信號，所述電源控制單元根據該第 十控制信號停止對所述數據採集單元的供電；當所述開關信號為打開信號時，所述中央處理單元向電源控制單元發出 第十一控制信號，所述電源控制單元根據該第十一控制信號對所述無線數據理系統發出第二報警信號。
8、 根據權利要求1至4任一權利要求所述的數據採集與監測控制系統終 端採集設備，其特徵在於所述無線數據傳輸單元為GPRS單元，所述中央處 理單元在所述GPRS單元和所述數據採集單元都不工作時，按休眠工作方式工作。
9、 根據權利要求1至4任一權利要求所述的數據採集與監測控制系統終 端採集設備，其特徵在於所述中央處理單元包括MSP430晶片；所述電源控制單元包括MAX667電源晶片和LT1765電源晶片，所述MAX667電源晶片的電源輸出端與所述MSP430晶片的電源輸入端連接供電；所述 LTl765電源晶片的電源輸出端分別與所述數據釆集單元的電源輸入端和所述 無線數據傳輸單元的電源輸入端連接；所述MAX667電源晶片的電源輸入端和 所述LTl765電源晶片的電源輸入端分別與所述電源連接；所述MSP430晶片通過作為RS232接口晶片的晶片SP3223或作為RS化5 接口晶片的晶片SP3483與所述據採集單元連接。
10、根據權利要求5所述的數據採集與監測控制系統終端採集設備，其 特徵在於所述存儲單元包括FM3164鐵電存儲器。
全文摘要
本發明公開了一種數據採集與監測控制系統終端採集設備，包括無線數據傳輸單元、數據採集單元、中央處理單元、電源控制模塊；電源控制單元的電源輸出端分別與數據採集單元和無線數據傳輸單元連接；中央處理單元的數據輸入端與數據採集單元的輸出端連接；中央處理單元的數據輸出端與無線數據傳輸單元連接；中央處理單元向電源控制單元發出不同的控制信號，電源控制單元根據該不同的控制信號對數據採集單元和無線數據傳輸單元供斷電。本發明的終端採集設備，電源控制單元根據不同的控制信號對數據採集單元和無線數據傳輸單元供斷電，有效的節約了耗電量，可以採用電池組作為電源對該終端採集設備供電，實現對任意位置的監測點的數據採集。
文檔編號G05B19/048GK101419443SQ20081021991
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月12日 優先權日2008年12月12日
發明者傅仁軒, 亮 黃 申請人:廣州傑賽科技股份有限公司