一种实验室设备前端智能信息采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种实验室设备前端智能信息采集系统。该系统包括传感器单元、节点数据采集单元、无线传输单元和供电单元；其中，传感器单元采集实验室设备供电线路的电流信息、温湿度信息，并传输至节点数据采集单元；节点数据采集单元对接收到的数据进行采集、处理、存储，并发送至无线传输单元；无线传输单元对数据进行编码，将编码后的数据传送到外部的无线数据集线器中；供电单元采用双电源供电模式为传感器单元、节点数据采集单元、无线传输单元进行供电。本实用新型专利技术的结构简单，设计合理，成本低，使用操作方便、可靠。

An intelligent information acquisition system for front-end of laboratory equipment

The utility model discloses an intelligent information acquisition system at the front end of a laboratory equipment. The system includes sensor unit, node data acquisition unit, wireless transmission unit and power supply unit, in which the sensor unit collects the current information, temperature and humidity information of the power supply line of the laboratory equipment, and transfers it to the node data acquisition unit, and the node data acquisition unit collects and processes the received data. It is stored and sent to the wireless transmission unit; the wireless transmission unit encodes the data and transfers the encoded data to the external wireless data hub; the power supply unit uses the dual power supply mode for the sensor unit, the node data acquisition unit, and the wireless transmission unit. The utility model has the advantages of simple structure, reasonable design, low cost, convenient operation and reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种实验室设备前端智能信息采集系统
本技术公开了一种实验室设备前端智能信息采集系统，属于智能仪器仪表

技术介绍
随着我国综合国力的不断提升，国家对科研院所的经费投入大大增加，尤其在重大项目支撑下，对大型科研仪器设备的投入不断增加，大型科研仪器设备利用率低和共享率低等问题也逐渐凸显。一方面，科研仪器设备购置信息和资源的不共享，出现了不同科研院所对同类设备的重复购置现象，国家投入的科技资源会造成巨大浪费。另一方面，由于对科研仪器设备的运行情况和使用情况等相关信息缺乏统计，使设备需求者无法第一时间获取设备运行情况，导致科研仪器设备的利用率低下。当前，科研仪器设备的信息采集主要靠实验室管理人员人工检查登记设备运行情况，容易出现漏查、漏检等问题，且存在效率低下和设备资源难以高效利用等弊端。因此，开发一种实时反馈实验设备运行状态，完全智能化的实验室设备资源共享技术具有重大现实意义。在申请号为201510849805.8的中国专利申请中，公开了一种基于无线互联网的大型科研仪器实时监控及使用管理系统。该系统包括智能仪器设实时备监控终端、大型仪器设备的信息库系统以及人机交互管理中心模块。它利用无线数据传输技术，为主管部门提供了高效的管理手段，能够提高大型科研仪器设备的使用率，让它们发挥更大的效能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题在于提供一种实验室设备前端智能信息采集系统。为实现上述目的，本技术采用下述的技术方案：一种实验室设备前端智能信息采集系统，包括传感器单元、节点数据采集单元、无线传输单元和供电单元；其中，所述传感器单元采集实验室设备供电线路的电流信息、温湿度信息，并传输至节点数据采集单元；所述节点数据采集单元对接收到的数据进行采集、处理、存储，并发送至所述无线传输单元；所述无线传输单元对数据进行编码，将编码后的数据传送到外部的无线数据集线器中；所述供电单元采用双电源供电模式为所述传感器单元、所述节点数据采集单元、所述无线传输单元进行供电。其中较优地，所述传感器单元包括电流传感器和温湿度传感器，分别用于采集实验室设备供电线路的电流信息和温湿度信息。其中较优地，所述温湿度传感器为校准后的数字化温湿度传感器SHTM11。其中较优地，所述节点数据采集单元由微控制器STM32F103VGT6的最小系统构成。其中较优地，所述无线传输单元采用蓝牙BLE4.0协议对数据进行编码。其中较优地，所述无线传输单元包括无线传输单元主控CPU和无线发射功率放大模块；其中，所述无线传输单元主控CPU为芯片CC2541，所述无线发射功率放大模块为芯片CC2590。其中较优地，所述无线发射功率放大模块使用巴伦匹配电路进行射频收发信号的匹配。其中较优地，所述供电单元包括5V主电源模块、电源自动切换电路、DC-DC升压模块以及电池；其中，所述双电源供电模式为：当5V主电源模块作为工作电源输入时，由5V主电源模块为各单元供电；一旦输出电压低于4V，电源自动切换电路工作，工作电源变为所述电池；所述电池的输出电压经过DC-DC升压模块后，将输出电压稳定至5V为各单元供电。与现有技术相比较，本技术具有以下优点：1.本技术的结构简单，设计合理，成本低，使用操作方便、可靠；2.本技术在有限的体积内集成了电流监控、温度监控以及湿度监控等多种功能，为后端平台的设备状况分析提供了多种数据源，提高了设备的功能多样性；3.供电单元采用有线供电和电池供电两种模式，提高了实验室设备前端采集系统的适用范围；4.本技术采用蓝牙BLE4.0协议和CC2540+CC2590的无线发送架构，降低了整体系统功耗，延长了正常工作时间。附图说明图1为本技术的硬件结构示意图。图2为本技术中，带增益的蓝牙模块电路原理图。图3为本技术中，供电电路的示意图。附图标记说明:1：传感器单元；2：节点数据采集单元；3：无线传输单元；4：供电单元；101：电流传感器；102：温湿度传感器；301：无线传输单元主控CPU302：无线发射功率放大模块401：5V主电源模块；402：电源自动切换电路；403：DC-DC升压模块；404：电池。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。如图1所示，本技术所提供的实验室设备前端智能信息采集系统包含传感器单元1、节点数据采集单元2、无线传输单元3和供电单元4四个部分。其中，传感器单元1用于采集实验室设备供电线路的电流信息、温湿度信息，并传输至节点数据采集单元2的输入端口。节点数据采集单元2对接收到的数据进行采集、处理、存储，并通过串口发送至无线传输单元3。无线传输单元3采用基于蓝牙BLE4.0协议的数据传输格式对数据进行编码，由其中的无线发射功率放大模块将编码后的数据通过2.4GHZ频率传送到外部的无线数据集线器中。供电单元4采用双电源供电模式为上述传感器单元1、节点数据采集单元2、无线传输单元3进行供电。在本技术的一个实施例中，传感器单元1主要包括电流传感器101、温湿度传感器102。其中，电流互感器101优先选择小体积、高精度的精密电流互感器，电流比为20A/20mA。该电流传感器由电流互感器、整流电路以及电位器组成；电流互感器中间开有圆孔，设备供电火线从孔中穿过，火线上的大电流转化为交变小电流输出。输出的交变小电流经过整流电路整形成直流电，最后，通过ADC端口采集回路电位器两端电压值，并得到设备线路的电流变化。为简化系统数据采集过程，温湿度传感器102优先选用校准后的数字化温湿度传感器SHTM11。温湿度传感器102的串行数据输出端口与节点数据采集单元2直接连接，并传输校准后的实时环境温湿度信息。在本技术的一个实施例中，节点数据采集单元2由微控制器STM32F103VGT6的最小系统构成，主要包括主控CPU模块、晶振电路、复位电路、程序下载电路。节点数据采集单元2通过软件编程存储、分析和处理输入端口采集到的电流信息和温湿度信息，并将最终处理结果通过串口USART1发送到无线传输单元的数据接收端口RDX上。在本技术的一个实施例中，无线传输单元3包含了无线传输单元主控CPU301和无线发射功率放大模块302。无线传输单元主控CPU301接收数据采集单元2发送的数据，经过编码将数据打包成预定数据格式进行发送。无线发射功率放大模块302使用巴伦匹配电路进行射频收发信号的匹配。如图2所示，在本技术的一个实施例中，无线传输单元主控CPU301选用芯片CC2541，无线发射功率放大模块302选用芯片CC2590。芯片CC2541的PA_EN引脚、LNA_EN引脚、HGM_EN引脚分别与芯片CC2590的RF_N引脚、PAEN引脚、EN引脚、HGM引脚相连。该无线传输单元3采用基于蓝牙BLE4.0协议的数据传输格式，利用芯片CC2541的低耗电待机功能以及睡眠模式与运行时间的超低功耗转换功能，静态工作电流可低至0.4uA,极大地减少了整个实验室设备前端智能信息采集系统的整体功耗，延长了电池供电模式下的工作时间。为了有效增加发射功率，使用巴伦匹配电路进行射频收发信号的匹配，上述芯片CC2590的ANT引脚与巴伦匹配电路相连接。如图3所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实验室设备前端智能信息采集系统，其特征在于包括传感器单元、节点数据采集单元、无线传输单元和供电单元；其中，所述传感器单元采集实验室设备供电线路的电流信息、温湿度信息，并传输至节点数据采集单元；所述节点数据采集单元对接收到的数据进行采集、处理、存储，并发送至所述无线传输单元；所述无线传输单元对数据进行编码，将编码后的数据传送到外部的无线数据集线器中；所述供电单元采用双电源供电模式为所述传感器单元、所述节点数据采集单元、所述无线传输单元进行供电。

【技术特征摘要】
1.一种实验室设备前端智能信息采集系统，其特征在于包括传感器单元、节点数据采集单元、无线传输单元和供电单元；其中，所述传感器单元采集实验室设备供电线路的电流信息、温湿度信息，并传输至节点数据采集单元；所述节点数据采集单元对接收到的数据进行采集、处理、存储，并发送至所述无线传输单元；所述无线传输单元对数据进行编码，将编码后的数据传送到外部的无线数据集线器中；所述供电单元采用双电源供电模式为所述传感器单元、所述节点数据采集单元、所述无线传输单元进行供电。2.如权利要求1所述的实验室设备前端智能信息采集系统，其特征在于：所述传感器单元包括电流传感器和温湿度传感器，分别用于采集实验室设备供电线路的电流信息和温湿度信息。3.如权利要求2所述的实验室设备前端智能信息采集系统，其特征在于：所述温湿度传感器为校准后的数字化温湿度传感器SHTM11。4.如权利要求1所述的实验室设备前端智能信息采集系统，其特征在于：所述节点数据采集单元由微控制器STM32F103VGT6的最小系...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟征宇，张东，阳辉，阳欣怡，
申请(专利权)人：北京自动测试技术研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11