智能環(huán)保數(shù)采儀主板及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字采集領(lǐng)域，具體涉及一種智能環(huán)保數(shù)采儀主板及工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)保數(shù)采儀，是新一代的功能強(qiáng)大的專業(yè)環(huán)保數(shù)采儀，適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染源監(jiān)控等方面，如環(huán)保方面的各種污染源排放口的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)等，以及工廠內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測(cè)、倉庫環(huán)境監(jiān)測(cè)、分布式的機(jī)房監(jiān)測(cè)等環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)方面。
[0003]目前的環(huán)保數(shù)采儀存在的問題是:
[0004]1.輸入輸出接口單一，不能兼容多種外設(shè)設(shè)備，對(duì)使用有一定的限制；
[0005]2.產(chǎn)品兼容性差，不能隨現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的類型進(jìn)行調(diào)整，只能更換產(chǎn)品型號(hào)甚至重新開發(fā)；
[0006]3.在數(shù)據(jù)傳輸方面，現(xiàn)有的環(huán)保數(shù)采儀需要通過傳輸設(shè)備傳輸至計(jì)算機(jī)，在沒有計(jì)算機(jī)的情況下，使用不方便，且數(shù)據(jù)在傳輸過程中可能會(huì)受到相應(yīng)的干擾，影響傳輸精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了智能環(huán)保數(shù)采儀主板及工作方法，本發(fā)明提供的數(shù)采儀主板方便進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)用戶需求添加或修改功能，在數(shù)據(jù)的采集精度較高。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0009]智能環(huán)保數(shù)采儀主板，包括核心控制器，所述核心控制器分別與A/D轉(zhuǎn)換接口電路、液晶屏控制器電路、USB接口電路、以太網(wǎng)口電路、串口電路及實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路相連，所述A/D轉(zhuǎn)換接口電路與模擬輸入電路相連，所述核心控制器還與數(shù)字量輸入電路相連;數(shù)字量經(jīng)數(shù)字量輸入電路傳輸至核心控制器；
[0010]所述模擬輸入電路，用于輸入采集的模擬量并傳輸至A/D轉(zhuǎn)換接口電路，A/D轉(zhuǎn)換接口電路中將上傳的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳輸至核心控制器，核心控制器對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)一步的處理后將數(shù)據(jù)通過輸出電路輸出至顯示電路。
[0011]進(jìn)一步的，所述智能環(huán)保數(shù)采儀主板還與移動(dòng)通訊模塊相連，移動(dòng)通訊模塊與服務(wù)器相連；
[0012]進(jìn)一步的，所述A/D轉(zhuǎn)換接口電路包括雙運(yùn)算放大器，所述雙運(yùn)算放大器的第一輸出端及第一輸入端的負(fù)極端相連且均通過電阻接地，所述雙運(yùn)算放大器的第二輸出端及第二輸入端的負(fù)極端相連且均通過電阻接地，所述第一輸入端的正極端及第二輸入端的正極端均分兩路，一路通過電阻接地，另一路通過串聯(lián)的電阻及二極管接地。
[0013]進(jìn)一步的，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的VDD端分三路，一路通過二極管接至供電電源端，一路通過相串聯(lián)的二極管、電阻及電池接地，第三路通過相并聯(lián)的電容及極性電容接地;所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片SDA端及SCL端分別通過各自對(duì)應(yīng)的電阻接至供電電源端且實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片SDA端及SCL端分別與核心控制器相連。
[0014]進(jìn)一步的，所述USB接口電路包括USB_H0ST電路和USB_0TG電路，USB_H0ST電路包括接口，所述接口的VBUS端分兩路，一路接供電電源，另一路通過電容接地，所述接口的正極端及負(fù)極端分別分為三路，一路通過電阻接地，另一路通過保護(hù)芯片接地，第三路路接至核心控制器。
[0015]進(jìn)一步的，所述USB_0TG電路包括接口，所述接口的ID端分兩路，一路通過ESD保護(hù)電路接地，另一路接至核心控制器，所述接口的正極端及負(fù)極端均分兩路，一路通過保護(hù)電路接地，另一路通過電阻接至核心控制器，所述接口的VBUS端接至高電平使能芯片，所述高電平使能芯片的輸入端通過相并聯(lián)的電容及極性電容接至供電電源，所述高電平使能芯片的輸出端A通過相并聯(lián)的電容及極性電容接地，所述高電平使能芯片的輸出端B分兩路，一路接至供電端，一路通過極性電容接地，所述高電平使能芯片的ENA端通過電阻接地，所述高電平使能芯片的ENB端、FLGA端及FLGB端分別通過各自對(duì)應(yīng)的電阻接至供電電源端，所述高電平使能芯片的ENA端、FLGA端及ENB端分別接至核心控制器。
[0016]進(jìn)一步的，所述以太網(wǎng)口電路包括RJ45電路及百兆以太網(wǎng)電路，所述百兆以太網(wǎng)電路包括以太網(wǎng)控制芯片，以太網(wǎng)控制芯片與核心控制器相連，以太網(wǎng)控制芯片的RD正極端及負(fù)極端、TD正極端及負(fù)極端分別連接至網(wǎng)絡(luò)變壓器，網(wǎng)絡(luò)變壓器接至相應(yīng)的接口。
[0017]進(jìn)一步的，所述串口電路包括三路RS232電路和一路RS485電路，每路RS232電路均包括串口芯片，所述串口芯片與核心控制器相應(yīng)的端口相連，所述串口芯片的TlOUT端、Rl IN端、T20UT端、R2 IN端分別通過相串聯(lián)的電阻及二極管接地。
[0018]智能環(huán)保數(shù)采儀主板的工作方法，包括:
[0019]串口數(shù)據(jù)采集:核心控制器按照一定的周期，向串口電路發(fā)送數(shù)據(jù)采集報(bào)文，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備收到報(bào)文后，進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)文回復(fù)，核心控制器對(duì)收到的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行協(xié)議解析，取出其中有用的數(shù)據(jù)部分，完成串口數(shù)據(jù)采集操作；
[0020]模擬信號(hào)采集:現(xiàn)場(chǎng)的模擬信號(hào)設(shè)備將輸出的電壓或電流信號(hào)實(shí)時(shí)輸入到核心控制器的ADC芯片，核心控制器實(shí)時(shí)讀取ADC芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換寄存器得到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將最近設(shè)定次收到的數(shù)據(jù)使用中值濾波算法進(jìn)行濾波，得到最終的數(shù)據(jù)；
[0021]數(shù)字信號(hào)采集:現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)信號(hào)連接到核心控制器的GP1輸入電路，核心控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)GP1的電平的高、低狀態(tài)，得到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)；
[0022]實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上送:核心控制器將從串口、A1、DI接口采集到的數(shù)據(jù)，按照特定的上行通信協(xié)議格式進(jìn)行打包，并使用以太網(wǎng)或GPRS發(fā)送到主站服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)主站服務(wù)器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0023]進(jìn)一步的，智能環(huán)保數(shù)采儀主板的工作方法，還包括:
[0024]歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ):核心控制器除了將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到主站服務(wù)器，還會(huì)將數(shù)據(jù)按照時(shí)間進(jìn)行排序，存儲(chǔ)到NandFlash中的數(shù)據(jù)庫，當(dāng)主站服務(wù)器查詢歷史數(shù)據(jù)曲線時(shí)，核心控制器將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)讀出，按照上行通信協(xié)議格式打包，通過以太網(wǎng)或GPRS發(fā)送到主站服務(wù)器。
[0025]歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出:當(dāng)用戶需要導(dǎo)出數(shù)據(jù)時(shí)，核心控制器會(huì)根據(jù)用戶選擇的日期，將指定時(shí)間的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中讀出，并寫入到U盤或SD卡的數(shù)據(jù)文件中。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]本發(fā)明提供的數(shù)采儀主板方便進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)用戶需求添加或修改功能。搭載的Linux操作系統(tǒng)為2.6內(nèi)核，可開發(fā)不同的啟動(dòng)畫面顯示公司Logo，有啟動(dòng)進(jìn)度條，同時(shí)提供根文件系統(tǒng);該系統(tǒng)集成SQLite數(shù)據(jù)庫，支持QT4.8，配備中英文輸入法，內(nèi)置PPP撥號(hào)功能，內(nèi)置VPN客戶端。
[0028]另一方面，本發(fā)明的數(shù)采儀主板提供多種輸入輸出串口，方便用戶外接各種外設(shè)設(shè)備，測(cè)量范圍更廣泛，而且串口類型可動(dòng)態(tài)調(diào)整，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備類型，可以將某一路串口在RS232與RS485之間通過撥碼開關(guān)進(jìn)行切換。
[0029]同時(shí)，本發(fā)明提供的數(shù)采儀主板對(duì)數(shù)據(jù)傳輸方面進(jìn)行了極大改進(jìn)，通過配置不同的GPRS通訊模塊可以實(shí)現(xiàn)數(shù)采儀對(duì)2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)及移動(dòng)、聯(lián)通、電信通信供應(yīng)商的兼容。
[0030]另外支持主板直接進(jìn)行USB數(shù)據(jù)傳輸和SD卡讀寫的功能，無須連接計(jì)算機(jī)，方便用戶使用。
[0031]本發(fā)明提供一種數(shù)采儀的主板，能有效地對(duì)外設(shè)設(shè)備采集的各種環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和顯示，并提供多種輸入輸出串口，能更好地適應(yīng)不同的監(jiān)測(cè)要求。同時(shí)，本發(fā)明提供的數(shù)采儀主板可方便用戶進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)需要定制不同功能。
【附圖說明】
[0032]圖1 AD轉(zhuǎn)換電路圖；
[0033]圖2 RTC電路圖；
[0034]圖3USB HOST接口電路圖；
[0035]圖4 USB OTG接口電路圖；
[0036]圖5百兆網(wǎng)接口電