物联网智能采集单元制造技术

本实用新型专利技术属于物联网技术领域，具体涉及一种具有解析多种传感器私有协议的远程采集设备；具体技术方案为：物联网智能采集单元，包括主板，主板上设有通信模块、MCU、电源模块和多个传感器模块，通信模块上连有通信接口，通信接口上设有电源接口、地线接口、UART通信接口、SPI通信接口、GPI通信接口和复位接口，多个传感器模块上连有传感器接口，在一台设备中集成标准通信模块接口，可供多种通信模块任意插拔连接，主板上还布置有与电源模块连接的太阳能蓄电池、外部直流供电设备和锂电池，根据现场环境，灵活切换供电方式，而不必更换设备。

【技术实现步骤摘要】
物联网智能采集单元
本技术属于物联网
，具体涉及物联网智能采集单元。
技术介绍
当今，通信信息技术飞速发展，伴随着芯片技术调高与价格降低，智能终端以前所未有的速度深入社会各领域。信息化、自动化技术在各行业得到广泛应用，在物联网技术推动下，万物互联、大数据时代正在逐渐靠近。作为物联网采集端、通信网、数据平台之一的采集端是物联网的基础，低成本高效率获得数据是物联网能否普及的前提。现有采集端设备存在以下不足：1、通信模式单一，常用通信方式有以太网、GPRS、LoRa、NBiot、WIFI等，现有设备只集成了其中一种或两种，根据不同环境需求需要采用对应的设备，造成设备种类多，生产成本高，采购方需要提前确定准确的通信环境；部分厂家试图在一个设备中集成多种通信，但由于一台设备通常只使用一种通信方式，造成其他通信模块闲置浪费，为避免这种情况，部分厂家只焊接需要的通信模块，但是，不同的通信模块需要烧写不同的程序，造成生产环节复杂化，导致混淆出错。2、可采集传感器种类单一，市场上常见传感器硬件接口有RS485、RS422、RS232、UARTTTL、4~20mA、0~5V、高低电平数字口、SPI、I2C等，不同厂家不同类型有各自的私有软件通信协议，由于硬件接口不通用，私有协议需要专用的解析程序处理，导致每一类传感器都需要专用的采集设备才能识别，对研发生产厂家成本和用户采购造成障碍；部分厂家试图在一个设备中集成多种硬件接口和软件程序，但由于一台设备通常只采集一种传感器，造成其他硬件接口闲置浪费，大量的解析程序增加了软件开发难度，运行时出错率更高。3、供电方式单一，市场上常见设备供电方式包括220V交流供电、直流电源供电、内部一次性锂电池、内部可充电电池和太阳能板加可充电电池供电等方式。4、现有设备程序大多无操作系统，使用裸机运行的方式，内部程序依靠程序员建立的逻辑框架调度，各模块间通信主要由全局变量完成，导致各功能程序间耦合度高，每次添加删除功能程序模块都需对全局的相关部分做修改，这种裸机程序虽然程序简单，降低硬件要求和成本，但不便于修改扩展。随着芯片生产技术的提高，电路硬件成本的差异几乎可以忽略，时间成本愈发重要，能否快速开发、快速扩展成为企业的首要目标，显然，现有程序结构不具备这一特征。5、软件平台功能单一，现有采集设备一部分采用单机版电脑软件对设备进行配置采集，一部分采用单机版手机app，大部分采用串行通信类接口直接与电脑版串口调试类软件交互，配置过程及内容不利于保存共享，且需要专业人员才能操作，导致普通用户使用困难。
技术实现思路
为解决现有技术存在的技术问题，本技术提供了一种智能数据采集端，本采集端具有以太网、GPRS、LoRa、NBiot、WIFI等五种通信模式，具有RS485、RS422、RS232、UARTTTL、4~20mA、0~5V、高低电平数字口、SPI、I2C等传感器硬件接口，具有解析不同厂家传感器私有协议的远程采集设备。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案为：物联网智能采集单元，包括主板，主板上分为设备区、电源区和供电区，设备区置于主板的上部，电源区置于主板的中部，供电区置于主板的下部，合理布置各个区域。设备区内布置有通信模块、MCU和多个传感器模块，MCU置于通信模块与多个传感器模块之间，通信模块上连有通信接口，通信接口上设备电源接口、地线接口、UART通信接口、SPI通信接口、GPI通信接口和复位接口，多个传感器模块上连有传感器接口。在一台设备中集成标准通信模块接口，可供多种通信模块任意插拔连接，单片机内存储所有通信模块程序，根据配置参数，启动对应的通信程序，在不集成所有传感器硬件接口及私有通信协议的前提下，实现各厂家各类传感器的正常采集。电源区内布置有电源模块，供电区内布置有与电源模块连接的太阳能蓄电池、外部直流供电设备和锂电池，根据现场环境，灵活切换供电方式，而不必更换设备。本技术与现有技术相比，具体有益效果体现在：一、本技术可根据现场通信环境与用户需求插接启用相应的通信模块，增加了设备基板的通用性，降低了设备生产成本，各通信模块采用相同的硬件接口，增加了切换的通用性；实现了以太网、GPRS、LoRa、NBiot和WIFI通信功能，硬件采用2.00mm双排20针标准接口方便插接，接触可靠。各通信模块程序以独立的文件存储，有唯一的2字节长度编码，用户根据实际需要，将模块的编码配置进设备eeprom，设备每次启动后根据所配置的模块编码启动对应的通信程序，以线程的形式运行，降低了各模块耦合度。二、传感器采集硬件接口标准化、模块化，几乎覆盖了所有常见传感器，极大地增强了设备的适应性，降低了硬件复杂度。对于新类型传感器，硬件只需开发传感器接口模块，便于扩展，加快开发速度。传感器接口上可接流量计、压力计、液位计、水质、温湿度、光照、氧气、二氧化碳、一氧化碳、天然气、煤气、GPS/北斗、陀螺仪、霍尔、干簧管、雨量等传感器。三、本技术内设可切换的电源选项，极大地方便了用户使用，可根据现场环境选择，传感器的使用范围极广，从高空至地面，从陆地至江河湖海，从室内到室外，从设备内部到外围现场，从低功耗到常供电，从大型机械到微信机器人，由于各场景对传感器功能性能需求不同，对应的电源也不同，太阳能、电池和外部直流5V可满足绝大部分场景。四、本技术将程序功能任务化，启动过程标准化，便于新通信模块和传感器模块程序开发，开发人员只需将相应程序开发完保存为独立的.c好.h文件，给模块编号，通过配置界面将模块配置为相应的任务或槽，设备在上电启动后会自动启动该程序。该功能程序模块几乎不与其他模块和系统框架程序产生任何耦合，大大降低了程序复杂度，使得开发新通信或传感器模块的时间缩短至几天甚至几小时内，省去大量的重复劳动，极大地提高了企业研发效率，降低了研发成本，适应了物联网行业快速研发、快速部署的要求，提高了企业竞争力。五、本技术利用云平台远程存储、异地访问的优势，可使用电脑或手机通过web登录，以页面的方式进行配置，简单易操作，且系统保存操作记录。软件平台部署在云端，有专业的软硬件维护工程师，故障率大大降低，同时便于维护升级，无论在何处，互联网覆盖的任何地方都可使用平台功能。附图说明图1为本技术的工作原理图。图2为本技术的结构原理图。图3为通信接口的硬件接口图。图4为通信接口的电路原理图。图5为传感器接口的硬件接口图。图6为三路电源电路的原理简化图。图7为本技术通信任务启动顺序图。图8为本技术的通信任务配置图。图9为本技术的传感器任务配置图。图中，1为主板，2为设备区，21为通信模块，22为MCU，23为传感器模块，24为通信接口，25为传感器接口，3为电源模块，4为供电区，41为太阳能蓄电池，42为外部直流供电设备，43为锂电池。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图2所示，物联网智能采集单元，包括主板1，主板1上分为设备区2、电源区和供电区4，设备区2置于主板1的上部，电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.物联网智能采集单元，其特征在于，包括主板（1），所述主板（1）上分为设备区（2）、电源区和供电区（4），所述设备区（2）置于主板（1）的上部，所述电源区置于主板（1）的中部，所述供电区（4）置于主板（1）的下部；所述设备区（2）内布置有通信模块（21）、MCU（22）和多个传感器模块（23），所述MCU（22）置于通信模块（21）与多个传感器模块（23）之间，所述通信模块（21）上连有通信接口（24），所述通信接口（24）上设备电源接口、地线接口、UART通信接口、SPI通信接口、GPI通信接口和复位接口，多个传感器模块（23）上连有传感器接口（25）；所述电源区内布置有电源模块（3）；所述供电区（4）内布置有与电源模块（3）连接的太阳能蓄电池（41）、外部直流供电设备（42）和锂电池（43）。

【技术特征摘要】
1.物联网智能采集单元，其特征在于，包括主板（1），所述主板（1）上分为设备区（2）、电源区和供电区（4），所述设备区（2）置于主板（1）的上部，所述电源区置于主板（1）的中部，所述供电区（4）置于主板（1）的下部；所述设备区（2）内布置有通信模块（21）、MCU（22）和多个传感器模块（23），所述MCU（22）置于通信模块（21）与多个传感器模块（...

【专利技术属性】
技术研发人员：周义仁，李雷，路跃，
申请(专利权)人：山西三凡信息工程有限公司，
类型：新型
国别省市：山西,14