一种交通气象站数据采集器制造技术

本发明专利技术公开了一种交通气象站数据采集器，由高性能的处理器模块、外部数据存储、多通道数据通信、高精度的模拟信号采集、高精度的数字信号采集、电源电路、高精度时钟电路及EMC保护电路等组成，支持各气象要素的数据采集和处理，按统一的规范进行处理、存储、传输。本发明专利技术采用32位ARM和CPLD相结合作为主控制处理器，通过串行通信扩展和模拟通道选通，使得数据采集器可同时进行多路温湿度传感器和数字智能传感器的采集，通过GPRS发送和接收模块实现信号的GPRS通信传输，为道路交通的路面状况、能见度、横风、降水和路面高低温等测量及预警提供可靠的解决方案。

A data collector for traffic weather station

The invention discloses a traffic weather station data acquisition, by the high performance processor module, external data storage, data communication, high precision analog signal acquisition, high precision digital signal acquisition, power supply circuit, high precision clock circuit and EMC protection circuit, data acquisition and processing in support of various meteorological elements the processing, storage and transmission according to the unified standard. The 32 bit ARM and CPLD combination of the main control processor according to the invention, through serial communication extension and analog channel gating, the data collector can be multi-channel temperature and humidity sensor and digital intelligent sensor for simultaneous acquisition, through the GPRS sending and receiving module GPRS communication signal transmission, provide reliable solutions for pavement condition, road traffic visibility, wind, precipitation and high temperature measurement and early warning of pavement.

【技术实现步骤摘要】
一种交通气象站数据采集器
本专利技术属于交通气象监测领域，具体涉及一种交通气象站数据采集仪器。
技术介绍
道路交通的迅猛发展给人们的出行带来了方便、快捷，然而各种无法预知的危险路面状况，例如下雨、积雪、结冰等引起的路面湿滑和横风、团雾等，给道路上高速行驶的车辆埋下了诸多安全隐患，是引起交通事故的重要因素之一。交通气象信息数据对人们的日常出行有着非常重要的作用，现有的交通气象数据采集器在测量精度不够，可靠性低，对环境因素的准确测量造成影响。
技术实现思路
为克服现有技术的测量精度不够、可靠性低等不足，本专利技术提出一种交通气象站数据采集器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种交通气象站数据采集器，其特征在于：一种交通气象站数据采集器，由高性能的处理器模块、外部数据存储、多通道数据通信、高精度的模拟信号采集、高精度的数字信号采集、电源电路、高精度时钟电路及EMC保护电路等组成，支持各气象要素的数据采集和处理，按统一的规范进行处理、存储、传输，具有体积小、集成度高、微功耗、可靠性高等优点。优选的，所述高性能的处理器模块由24位ARM处理器和CPLD构成，包括了SDRAM、NandFlash、DataFlash等内部大容量存储器和外部看门狗电路，ARM处理器采用高性能的uc/os-ii实时操作系统，实现对气象参数数据的实时采集处理与传输；CPLD主要负责完成风速、风向、水量、门开关等数字量的采集。优选的，所述高精度的模拟信号采集包括温湿度、内部供电电压等模拟信号的采集，采用兼容性设计，同一端口可以支持4线制PT100信号接入，也可以支持(0-2.5)V的电压信号接入，用多通道模拟开关选通，24位A/D采集芯片分时采集，使用塑封金属箔电阻作为标准电阻对温度值进行自适应校准，消除环境温度变化的温漂影响，大大提高测量精度。优选的，所述高精度的数字信号采集包括雨量、风速、门开关、风向等数字信号的采集，其中雨量、风速、门开关等信号，需先通过低功耗的施密特触发反相器，增强信号的抗干扰能力；风向是格雷码信号，经过8进制总线转换芯片，由8位地址总线进入CPLD中进行数据采集。优选的，所述多通道数据通信，包括了7路串口通信，用于与终端、GPRS和智能传感器之间的通信，其中3路串口通信接口由ARM处理器提供，其余由串口扩展芯片提供，另外还预留1路CAN总线通信、1路网络通信和2路USB通信，满足产品的调试、应用和维护需求。优选的，所述EMC保护电路分为信号端的EMC保护和电源端的EMC保护两部分，其中信号端的外部接口处加气体放电管接地，同时串联小阻值电阻，另一端接600W功率的TVS二极管；电源端的外部接口处加气体放电管接地，同时串联保险丝、电感，再接1500W功率的TVS二极管，经过这些电路元器件的保护，可有效的抑制外部干扰对内部电路的影响。优选的，所述交通气象站数据采集器通过终端或GPRS通信，将数据上传，也可从SD卡和CF卡等外部存储器读取数据；优选的，所述高精度时钟电路的设计，满足对观测站的日期和时间进行精确设置和校准的需求。本专利技术与现有技术相比的有益效果：1)高精度的模拟信号采集电路，用多路模拟开关选通，可分时进行多路模拟信号的采集；用塑封金属箔电阻做标准电阻，对温度值进行自适应校准，大大提高测量精度。2)高精度的数字信号采集，通过低功耗的施密特触发反相器，增强信号的抗干扰能力，提高测量的可靠性。3)EMC保护电路的设计，增强产品的抗干扰能力，提高产品的可靠性。附图说明：图1是本专利技术中数据采集器硬件设计原理框图；图2是本专利技术中模拟信号采集原理框图。具体实施方式：如图1所示，数据采集器硬件包括32位ARM和CPLD组成的处理器、数据存储电路、通信电路、模拟信号采集电路、数字采集电路、电源电路等。32位的ARM选用ATMEL公司的AT91SAM9263B，外扩SDRAM、NANDFLASH、DATAFLASH等内部存储器；设计CF卡和SD卡两种外部存储方式，便于产品应用和维护；设计复位电路和看门狗电路，可手动进行初始化复位，也能预防程序跑飞；设计串口扩展电路，增加串口通信通道，可用采集多路数字智能传感器，用终端或GPRS实现数据的通信传输；设计USB、以太网、CAN通信接口，便于客户的扩展应用和维护；设计模拟信号采集电路，通过多路模拟选通开关，可同时测量多路温湿度传感器、内部电源电压等模拟信号，采集的信号以SPI通信的方式送入ARM处理器；设计数字采集电路，通过反相器和总线转换芯片，采集风向、风速、雨量、门开关等数字量信号；设计高精度时钟电路，满足对观测站的日期和时间进行精确设置和校准的需求；设计状态指示灯电路，可实时观察数据采集器的工作状态；设计高效率、低纹波的DC-DC电源电路，提供仪器所需的各路电源电压。如图2所示，选用低噪声、低功耗的24位高精度A/D采集芯片，以SPI通信方式进行数据传输；外部温湿度传感器和内部测温传感器经过4片多通道模拟开关选通，最多可实现16个传感器的分时测量，4片模拟开关的输出以4线制PT100的接线方式，分别接A/D采集芯片的模拟输入端；A/D采集芯片的参考电压采用外部基准源，提高测量精度；内部电源电压的采集，经过1片8通道模拟开关，模拟开关的输出以差分输入的方式接入到A/D采集芯片的模拟输入端，最终实现模拟信号的高精度采集。以上所述仅为专利技术创造的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术创造，凡在本专利技术创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术创造的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交通气象站数据采集器，其特征在于：由高性能的处理器模块、外部数据存储、多通道数据通信、高精度的模拟信号采集、高精度的数字信号采集、电源电路、高精度时钟电路及EMC保护电路等组成。

【技术特征摘要】
1.一种交通气象站数据采集器，其特征在于：由高性能的处理器模块、外部数据存储、多通道数据通信、高精度的模拟信号采集、高精度的数字信号采集、电源电路、高精度时钟电路及EMC保护电路等组成。2.根据权利要求1所述的一种交通气象站数据采集器，其特征在于：高性能的处理器模块由24位ARM处理器和CPLD构成，包括SDRAM、NandFlash、DataFlash等内部大容量存储器和外部看门狗电路，ARM处理器为高性能的uc/os-ii实时操作系统。3.根据权利要求1所述的一种交通气象站数据采集器，其特征在于：多通道数据通信包括了7路串口通信，其中3路串口通信接口由ARM处理器提供，其余4路由串口扩展芯片提供，多通道数据通信还包括1路CAN总线通信、1路网络通信和2路USB通信。4.根据权利要求1所述的一种交通气象站数据采集器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，施奇兵，唐志恒，胡中原，
申请(专利权)人：安徽蓝盾光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34