專利名稱：一種基于3g/北斗衛(wèi)星通信及gis的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水利、電力、石油、化工、生產(chǎn)、制造、工礦、管道、環(huán)境、氣象和運輸?shù)葻o線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控技術領域。
背景技術：
用于工業(yè)控制技術領域的數(shù)據(jù)采集傳輸方式主要有有線傳輸方式、數(shù)字電臺傳輸方式、GSM/GPRS無線傳輸方式、RF無線傳輸方式、Zigbee無線傳輸方式。有線傳輸方式主要通過串口與設備連接，進行相應的數(shù)據(jù)監(jiān)控，傳輸距離短；數(shù)字電臺傳輸方式，由于需要架設電臺，功耗較高，需要外接電源或使用大容量電池供電，覆蓋傳輸距離有限，作業(yè)現(xiàn)場應用復雜；GSM/GPRS無線傳輸方式必須依靠基站網(wǎng)絡，在山區(qū)及野外很多地方存在信號盲區(qū)；RF無線射頻傳輸方式是一種低功耗、近距離的無線數(shù)據(jù)傳輸方式，傳輸距離有限，僅能在可視距離傳輸；Zigbee無線傳輸方式是一種組網(wǎng)傳輸方式,功耗低、可靠性高，但傳輸距離近，節(jié)點多，布網(wǎng)復雜，主要應用于城市和人口密集區(qū)。目前在工業(yè)控制技術領域的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控過程中，很多企業(yè)或單位都是操作人員現(xiàn)場觀看、記錄數(shù)據(jù)；還有少數(shù)是利用GPRS、RF或Zigbee等無線傳輸方式傳輸和記錄數(shù)據(jù)；在這些領域中，很多作業(yè)都是在山區(qū)、湖泊、野外等人煙稀少的地方，交通不便，工況復雜，給現(xiàn)場查看、記錄數(shù)據(jù)帶來了困難和危險；GPRS、RF或Zigbee等無線數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的方式，需要經(jīng)常更換電池或電源，維護復雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，集傳感器信號采集、處理、儲存、3G無線發(fā)送、北斗通信和太陽能供電于一體，將現(xiàn)場采集的傳感器信號加以綜合處理的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)曲線圖顯示、歷史數(shù)據(jù)存儲，使在觀察、管理、監(jiān)測等工作中從根本上減輕了人工現(xiàn)場查看、記錄數(shù)據(jù)的繁雜勞動強度、減少了人員和資金的投入，改善了人員的工作環(huán)境，提高了工作中的安全指數(shù)、提高了數(shù)據(jù)采集的實時性、準確性和可靠性。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，包括現(xiàn)場采集裝置，現(xiàn)場采集裝置分別與服務器和遠程客戶端無線連接，其特征在于，采集裝置包括微控制器，微控制器的信號采集端通過AD采集器與隔離電路相連，隔離電路與傳感器連接；微控制器的存儲端與Flash存儲電路相連；微控制器的時鐘端連有低功耗時鐘電路；微控制器的顯示端與微功耗液晶顯示屏相連；微控制器的控制端與繼電器控制電路相連；微控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送端通過串口電路與3G通信電路相連；微控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送端通過串口電路與北斗衛(wèi)星通信電路相連；微控制器控制的電源端通過電源管理芯片與太陽能電池板單元相連。
所述的微控制器采用低功耗芯片。所述的AD采集器采用高精度AD芯片。所述的傳感器采用工業(yè)級傳感器。所述的3G通信電路采用3G通信模塊。所述的北斗衛(wèi)星通信電路采用北斗通信模塊。
本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，利用3G模塊的無線傳輸功能，將現(xiàn)場采集的信號傳輸至遠端服務器，服務器實時記錄、保存采集到的數(shù)據(jù)，提高應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性，解決了人工觀察、記錄數(shù)據(jù)的不精確和不及時等問題。在荒涼、偏遠地區(qū)和其他GPRS/GSM信號盲區(qū)，利用北斗衛(wèi)星通信的無線傳輸和定位功能，可精確的了解設備的使用位置和現(xiàn)場采集的信號數(shù)據(jù)，并解決了手機網(wǎng)絡信號盲區(qū)無法監(jiān)控的問題。在采用基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控裝置組網(wǎng)監(jiān)控時，可在基于GIS (地理信息系統(tǒng))的軟件平臺上，實時觀看所有監(jiān)控點的數(shù)據(jù)。提高了系統(tǒng)的整體監(jiān)控和管理能力。在采用基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控裝置時，電源端采用輸出電壓可調(diào)的太陽能電池板單元，為系統(tǒng)提供了清潔能源，解決了電池可持續(xù)使用的問題。減少了人員對設備的維護和提高了整個監(jiān)控系統(tǒng)的安全性和可靠性。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。參見附圖1，一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，包括有現(xiàn)場采集裝置和系統(tǒng)軟件兩部分，采集裝置包括微控制器1，微控制器I的信號采集端通過AD采集器2與隔離電路3相連，隔離電路3與傳感器4連接；微控制器I的存儲端與Flash存儲電路5相連；微控制器I的時鐘端與時鐘電路6相連；微控制器I的控制端與繼電器控制電路7相連；微控制器I的顯示端與液晶顯示屏8相連；微控制器I的數(shù)據(jù)發(fā)送端通過串口電路9與3G通信電路10相連；微控制器I的數(shù)據(jù)發(fā)送端通過串口 11電路與北斗衛(wèi)星通信電路12相連；微控制器I的電源供電端通過電源管理芯片與太陽能電池板單元13相連。所述的微控制器I采用低功耗單片機芯片；定時采集、計算AD數(shù)據(jù)，保存數(shù)據(jù)，控制繼電器，接收北斗定位信息，協(xié)調(diào)3G通信單元和北斗衛(wèi)星通信單元的無線數(shù)據(jù)傳輸工作。所述的AD采集器2采用低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。所述的傳感器采用工業(yè)級傳感器。所述的3G通信電路10采用3G通信模塊。
所述的北斗衛(wèi)星通信電路12采用北斗通信模塊。液晶顯示屏，主要用于現(xiàn)場觀看顯示數(shù)據(jù)。繼電器控制電路，根據(jù)客戶端指令控制連接設備電源的開關。時鐘電路，為無線采集裝置提供精準的時間。Flash存儲電路，在無線數(shù)據(jù)發(fā)送異常情況時，及時保存未發(fā)送的數(shù)據(jù)，等待信號正常時繼續(xù)發(fā)送，保證數(shù)據(jù)的可靠性、連續(xù)性。服務器端通過網(wǎng)絡系統(tǒng)與采集裝置相連，用戶客戶端通過Internet網(wǎng)絡連接服務器讀取現(xiàn)場采集裝置發(fā)送至服務器的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控；在一些現(xiàn)場工業(yè)領域數(shù)據(jù)屬于涉密信息，為了保證數(shù)據(jù)的安全性，數(shù)據(jù)在上傳至服務器，和遠程客戶端讀取數(shù)據(jù)的過程中，傳輸數(shù)據(jù)采用專門的算法進行加密處理，并且服務器將設在機房內(nèi)，使用專業(yè)防火墻和殺毒軟件，確保軟件系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)軟件分為以下兩個部分:
a.網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務器軟件——接收來自數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)信息并處理存儲，管理用戶設備信息，為用戶管理數(shù)據(jù)采集設備建立網(wǎng)絡鏈路和應答信息。b.用戶端軟件——客戶端(PC)通過網(wǎng)絡連接服務器，讀取服務器上存儲的各領域數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)客戶需求和權限顯示、分析、存儲數(shù)據(jù)，同時對數(shù)據(jù)采集設備及繼電器單元遠程設置和控制。不同的用戶有不同的權限，管理員可以設置其他用戶的權限，有添加用戶，輸出用戶，修改用戶權限，對用戶授權，數(shù)據(jù)庫維護，設備管理等功能；普通用戶只有讀取數(shù)據(jù)和設備管理的權限。本發(fā)明的工作原理是:
基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)
本發(fā)明是通過3G/北斗衛(wèi)星通信的無線采集與監(jiān)控裝置采集安裝在現(xiàn)場的傳感器信號，以及采用微型攝像和3G通信技術監(jiān)控現(xiàn)場工作環(huán)境等。利用3G模塊的Internet接入功能，將采集處理過的傳感器信號傳輸?shù)骄W(wǎng)絡服務器中，用戶通過訪問服務器，實時了解現(xiàn)場的傳感器信號和視頻監(jiān)控周圍工作環(huán)境；在通過3G模塊上傳數(shù)據(jù)的同時，還通過北斗衛(wèi)星通信技術實現(xiàn)傳感器信號的無線數(shù)據(jù)傳輸。通過連接Internet的客戶終端不僅可以在工作室隨時了解現(xiàn)場傳感器信號數(shù)據(jù)，而且還可通過安裝了用戶遠程軟件監(jiān)控系統(tǒng)軟件的平板電腦或智能手機實時遠程監(jiān)控現(xiàn)場工作狀況。
權利要求
1.基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，包括有現(xiàn)場采集裝置，采集裝置分別與服務器和遠程客戶端無線連接，其特征在于，采集裝置包括微控制器(I)，微控制器(I)的信號采集端通過AD采集器(2)與隔離電路(3)連接，隔離電路(3)與傳感器(4)相連；微控制器(I)的存儲端與Flash存儲電路(5)相連；微控制器(I)的時鐘端與時鐘電路(6)相連；微控制器(I)的控制端與繼電器控制電路(7)相連；微控制器(I)的顯示端與液晶顯示屏(8)相連；微控制器(I)的數(shù)據(jù)發(fā)送端通過串口電路(9)與3G通信電路(10)相連；微控制器(I)的數(shù)據(jù)發(fā)送端通過串口電路(11)與北斗衛(wèi)星通信電路(12)相連；微控制器(I)控制的電池端與太陽能電池板單元(13)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的微控制器(I)采用低功耗單片機。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的AD采集器(2)采用低功耗AD芯片。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的3G無線通信電路(14)采用3G通信模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的北斗衛(wèi)星通信電路(12)采用可通信、定位、授時和GPS定位的北斗通信模塊。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的太陽能電池板單元(12)采用輸出電壓可調(diào)的太陽能電池板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，它包括現(xiàn)場采集監(jiān)控裝置和系統(tǒng)軟件兩部分。其中，采集監(jiān)控裝置有微控制器與信號采集電路相連，實現(xiàn)信號采集；微控制器與繼電器控制電路相連，實現(xiàn)實時控制；微控制器與微型攝像電路相連，實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控；微控制器與太陽能電路相連，實現(xiàn)電量持續(xù)供應；微控制器與3G通信電路和北斗衛(wèi)星通信電路相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線遠程傳輸。系統(tǒng)軟件包括網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務器和基于GIS的客戶端軟件?，F(xiàn)場采集監(jiān)控裝置通過無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)分別與服務器、遠程客戶端無線相連?，F(xiàn)場采集監(jiān)控裝置采集現(xiàn)場的傳感器信號以及控制連接到繼電器端的設備，并可將攝像采集的信號通過3G網(wǎng)絡實時傳輸至服務器端。
文檔編號H04B7/185GK103209018SQ20121043564
公開日2013年7月17日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權日2012年11月5日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:陜西拓普索爾電子科技有限責任公司