一种HART仪表数据无线采集系统技术方案

本实用新型专利技术属于工业物联网领域，具体涉及一种HART仪表数据无线采集系统。该系统包括依次连接的HART仪表、无线适配器，与一个或多个无线适配器无线连接的一个或多个LORA基站，与LORA基站无线连接的服务器，以及与服务器连接的PC端和/或手机端。实现了一种灵活性强、低功耗、能够远程监测且适用于化工等高危行业的HART仪表数据无线采集系统。

A wireless data acquisition system for Hart instruments

【技术实现步骤摘要】
一种HART仪表数据无线采集系统
本技术属于工业物联网领域，具体涉及一种HART仪表数据无线采集系统。
技术介绍
HART是由现在的美国艾默生公司提出一个过度性总线标准，他主要是在4-20毫安电流信号上面叠加数字信号，物理层采用BELL202频移键控技术，以实现部分智能仪表的功能，但此协议不是一个真正意义上开放的标准，要加入他的基金会才能拿到协议，加入基金会要一部分的费用。技术主要被国外几家大公司垄断，近两年国内也有公司再做，但还没有达到国外公司的水平。现在有很大一部分的智能仪表都具备HART通讯功能。但从国内来看还没有真正利用这部分功能，最多只是利用HART手操器或HARTMODEM对其进行参数设定，其余信息(诸如设备信息，传感器信息，Hart命令的版本信息了，仪表固有信息等等)都未上传，没有发挥出HART智能仪表应有的功能，没有联网进行设备监控。由于工业现场环境较复杂，上传信息施工布线难度较大,因此提出无线HART适配器终端的概念。例如艾默生的智能无线HART适配器THUM.霍尼韦尔OneWireless无线方案中的HART信号无线转接模块。中科博微公司的A1110WirelessHART适配器。从长远来看由于HART通信速率低组网困难等原因，HART仪表的采购量会程下滑趋势，但由于HART仪表已经有十多年的历史、现在的在装数量依然非常的大。目前流程工业无线技术方案可以分为3类：以WirelessHART为代表的仪表传感器无线mesh解决方案,以ISA100为代表的节点mesh无线方案和以WIA-PA(中国)为代表的无线方案。以上三种方案均采用网状拓朴结构，易于不断扩张网络规模，但缺点在于使用各种不相关的节点转发消息，路由迂回，增加了系统复杂性和总功耗，使用寿命下降.另外一个缺点是都属于短距离通信技术,在流程工业厂区一般无线覆盖范围在300米以内,需要增加较多的网关或者中继器才能确保信号的稳定，所以基于上述三类无线技术的HART无线适配器导致整体投入较大,工厂内HART仪表数量巨大,用户采购及后期维护成本昂贵。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种低功耗、降低布线难度、适用于化工厂、灵活性强的HART仪表数据无线采集系统。本技术是通过以下技术方案实现的。一种HART仪表数据无线采集系统，包括依次连接的HART仪表、无线适配器，与一个或多个无线适配器无线连接的一个或多个LORA基站，与LORA基站无线连接的云端服务器，以及与云端服务器连接的PC端和/或手机端；LORA基站内置物联网卡；无线适配器包括防爆壳体、防爆夹紧接头、屏蔽线缆，安装于防爆壳体外部的天线，以及安装于防爆壳体内部的射频连接线、信号转换模块、PCBA板、供电单元；防爆夹紧接头包括上端防爆夹紧接头和下端防爆夹紧接头，PCBA板集成有LORA通信模块；供电单元、信号转换模块均与PCBA板连接；屏蔽线缆的一端分别与信号转换模块和PCBA板连接，另一端穿过下端防爆夹紧接头并与HART仪表连接；射频连接线的一端与PCBA板连接，另一端穿过上端防爆夹紧接头并与天线连接。进一步地，信号转换模块为HART转换器，HART转换器将HART协议转换为MODBUS协议。进一步地，供电单元为电池组供电或外接直流24V电源供电。进一步地，屏蔽线缆为四芯屏蔽线缆或六芯屏蔽线缆。进一步地，HART仪表为四线制HART仪表或二线制HART仪表。进一步地，四线制HART仪表的接口LOOP+、LOOP-、DC24V+、GND通过六芯屏蔽线缆的四芯分别与HART转换器的引脚LOOP+、LOOP-、DC24V+、GND连接；HART转换器的引脚RS485+、RS485-、DC24V+、GND分别与PCBA板的引脚RS485+、RS485-、+、GND连接；PCBA板的引脚+、-分别接电池组的正负极或通过六芯屏蔽线缆的另外两芯外接24V直流电源；LORA通信模块通过射频连接线与天线连接。进一步地，二线制HART仪表的接口LOOP+、LOOP-通过四芯屏蔽线缆的两芯分别与HART转换器的引脚LOOP-、GND连接，HART转换器的引脚DC24V+、LOOP+通过跳线互相连接；HART转换器的引脚RS485+、RS485-、DC24V+、GND分别与PCBA板的引脚RS485+、RS485-、+、GND连接；PCBA板的引脚+、-分别接电池组的正负极或通过六芯屏蔽线缆的另外两芯外接24V直流电源；LORA通信模块通过射频连接线与天线连接。进一步地，还包括接线管，接线管与下端防爆夹紧接头外端相连接并包裹连接无线适配器和HART仪表的屏蔽线缆。进一步地，防爆壳体的底部或侧面设置固定座。该技术的有益效果为：通过HAR转换器将HART协议转换为MODBUS协议、PCBA板集成LORA通讯模块、LORA基站内置物联网卡、以及设置防爆壳体、防爆夹紧接头实现了一种灵活性强、低功耗、能够远程监测且适用于化工等高危行业的HART仪表数据无线采集系统；本技术LORA采用星状拓朴(TMD组网方式)，网关星状连接HART仪表，但HART仪表并不绑定唯一LORA基站，相反，HART仪表的上行数据可发送给多个基站，用户可以通过点对点或者星形的网络协议和架构实现灵活组网。附图说明图1为本技术的整体示意图；图2为本技术中无线适配器示意图；图3为本技术中四线制HART仪表所对应的无线适配器接线示意图；图4为本技术中二线制HART仪表所对应的无线适配器接线示意图。图中：1HART仪表、2无线适配器、3LORA基站、4云端服务器、5-1PC端、5-2手机端、6防爆壳体、7防爆夹紧接头、7-1上端防爆夹紧接头、7-2下端防爆夹紧接头、8屏蔽线缆、9天线、10射频连接线、11信号转换模块、12PCBA板、13供电单元、14固定座。具体实施方式如图1至图4所示：一种HART仪表数据无线采集系统，包括依次连接的HART仪表1、无线适配器2，与一个或多个无线适配器2无线连接的一个或多个LORA基站3，与LORA基站3无线连接的云端服务器4，以及与云端服务器4连接的PC端5-1和/或手机端5-2；LORA基站3内置物联网卡；无线适配器2包括防爆壳体6、防爆夹紧接头7、屏蔽线缆8，安装于防爆壳体6外部的天线9，以及安装于防爆壳体6内部的射频连接线10、信号转换模块11、PCBA板12、供电单元13；防爆夹紧接头包括上端防爆夹紧接头和下端防爆夹紧接头，PCBA板12集成有LORA通信模块；供电单元13、信号转换模块11均与PCBA板12连接；屏蔽线缆的一端分别与信号转换模块11和PCBA板12连接，另一端穿过下端防爆夹紧接头并与HART仪表1连接；射频连接线10的一端与PCBA板12连接，另一端穿过上端防爆夹紧接头并与天线连接。信号转换模块11为HART转换器，HART转换器将HART协议转换为MOD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种HART仪表数据无线采集系统，包括依次连接的HART仪表(1)、无线适配器(2)，与一个或多个无线适配器(2)无线连接的一个或多个LORA基站(3)，与LORA基站(3)无线连接的云端服务器(4)，以及与云端服务器(4)连接的PC端(5-1)和/或手机端(5-2)；/n其特征在于：所述LORA基站(3)内置物联网卡；/n所述无线适配器(2)包括防爆壳体(6)、防爆夹紧接头(7)、屏蔽线缆(8)，安装于所述防爆壳体(6)外部的天线(9)，以及安装于所述防爆壳体(6)内部的射频连接线(10)、信号转换模块(11)、PCBA板(12)、供电单元(13)；所述防爆夹紧接头(7)包括上端防爆夹紧接头和下端防爆夹紧接头，所述PCBA板(12)集成有LORA通信模块；/n所述供电单元(13)、信号转换模块(11)均与PCBA板(12)连接；所述屏蔽线缆(8)的一端分别与信号转换模块(11)和PCBA板(12)连接，另一端穿过下端防爆夹紧接头并与HART仪表(1)连接；所述射频连接线(10)的一端与PCBA板(12)连接，另一端穿过上端防爆夹紧接头并与天线(9)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种HART仪表数据无线采集系统，包括依次连接的HART仪表(1)、无线适配器(2)，与一个或多个无线适配器(2)无线连接的一个或多个LORA基站(3)，与LORA基站(3)无线连接的云端服务器(4)，以及与云端服务器(4)连接的PC端(5-1)和/或手机端(5-2)；
其特征在于：所述LORA基站(3)内置物联网卡；
所述无线适配器(2)包括防爆壳体(6)、防爆夹紧接头(7)、屏蔽线缆(8)，安装于所述防爆壳体(6)外部的天线(9)，以及安装于所述防爆壳体(6)内部的射频连接线(10)、信号转换模块(11)、PCBA板(12)、供电单元(13)；所述防爆夹紧接头(7)包括上端防爆夹紧接头和下端防爆夹紧接头，所述PCBA板(12)集成有LORA通信模块；
所述供电单元(13)、信号转换模块(11)均与PCBA板(12)连接；所述屏蔽线缆(8)的一端分别与信号转换模块(11)和PCBA板(12)连接，另一端穿过下端防爆夹紧接头并与HART仪表(1)连接；所述射频连接线(10)的一端与PCBA板(12)连接，另一端穿过上端防爆夹紧接头并与天线(9)连接。


2.如权利要求1所述的一种HART仪表数据无线采集系统，其特征在于：所述信号转换模块(11)为HART转换器，所述HART转换器将HART协议转换为MODBUS协议。


3.如权利要求1所述的一种HART仪表数据无线采集系统，其特征在于：所述供电单元(13)为电池组供电或外接直流24V电源供电。


4.如权利要求3所述的一种HART仪表数据无线采集系统，其特征在于：所述屏蔽线缆(8)为四芯屏蔽线缆或六芯屏蔽线缆。


5.如权利要求4所述的一种HART仪表数据无线采集系统，其特征在于：所述HART仪表(1)为四线制HA...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，王彦忠，原晓娜，
申请(专利权)人：宁夏锐波网络有限公司，
类型：新型
国别省市：宁夏;64