专利名称：用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及嵌入式系统技术和传感器网络领域，具体涉及了一种用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器。
背景技术：
2006年，建设部、财政部联合印发《关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》，全面启动可再生能源建筑应用的推广工作，经过项目示范、城市示范和县级示范、省级集中示范三个阶段，已经形成可再生能源在建筑中应用的规模化和制度化效应。随着太阳能、浅层地能等可再生能源在建筑中应用面积和应用领域的不断扩大，构建可再生能源建筑应用项目数据监测系统，量化和评估示范项目的节能效果与经济效益，是指导未来可再生能源建筑应用发展方向的必要途径。可再生能源建筑应用数据监测系统包括具有远传功能的计量设备、数据采集器、传输网络和数据中心。可再生能源计量设备安装在项目监测支路中用于计量温度、流量、功率等项目参数，项目参数按照规定的标准通信协议传输至数据采集器，数据采集器对项目参数进行处理后通过互联网络上传至数据中心。因此在整个监测系统拓扑架构中，数据采集器承担着向下采集、数据处理和向上传输的关键作用，是监测系统的核心节点设备。目前市场上出现的数据采集器其功能较为单一、数据采集器和上传频率无法灵活配置、对监测数据的算法处理支持不够等问题。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种采用模块化设计、信息链路简单、系统稳定性高，并且功能强大、能耗低、可扩展性高的用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器。为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器，包括ARM处理器、数据采集单元、数据上传单元、存储单元、信号输出单元和电源电路单元；其中该数据采集器还设有配置单元；所述ARM处理器的输入端分别与电源电路单元、配置单元连接，输出端与信号输出单元连接；ARM处理器通过线路与数据采集单元、数据上传单元和存储单元连接，并进行双向数据通信；所述ARM处理器为S3C2440芯片；所述配置单元采用MAX3232S0P芯片及附属RS232接口构成的配置器，可以实现可再生能源计量设备和数据采集器配置信息的读写操作。RS232接口通过线路与ARM处理器连接。所述数据采集单元包括光电隔离转换电路和RS485接口 ；所述RS485接口向下连接支持RS485现场总线协议的可再生能源计量设备，接收来自可再生能源计量设备的实时数据；向上连接光电隔离转换电路；所述光电隔离转换电路与ARM处理器连接；可再生能源计量设备的实时数据通过RS485接口传输到光电隔离转换电路，经过转换后，再传输到ARM处理器进行分析处理。光电隔离转换电路能实现光、电信号的耦合隔离。[0010]数据上传单元包括网卡驱动模块和RJ45接口 ；所述网卡驱动模块与ARM处理器连接；所述RJ45接口与网卡驱动模块连接，并插接入以太网网络系统，实现通过以太网向数据中心上传可再生能源计量设备的数据。所述存储单元包括K9F1G08U0B闪存芯片和K4S561632随机存储器。所述信号输出单元包括IXD液晶显示电路和LED信号指示电路；所述IXD液晶显示电路和LED信号指示电路均通过线路与ARM处理器连接。IXD液晶显示电路为人机对话、工作参数和结果显示提供便捷、直观的途径；LED信号指示电路用来指示数据采集器各组成部分的工作状态，包括对数据采集单元、数据上传单元、电源电路单元处于正常工作或故障状态的信号指示。所述电源电路单元设有滤波电路、保护电路和开关电源；滤波电路与保护电路连接，保护电路与开关电源连接，开关电源通过线路与ARM处理器和光电隔离转换电路的电源输入端连接，为其提供稳定的+5V电压电源。滤波电路用来对干扰信号进行过滤，保持电路信号纯净，保护电路对电路器件进行过流保护。本实用新型的“用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器”是以ARM处理器为核心，采用具有自主知识产权的嵌入式系统软件、严格按照《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》和有关现行规范、标准进行研制。ARM处理器具备的特点1、体积小、低功耗、低成本、高性能；2、支持Thumb (16位)/ARM (32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；4、大多数数据操作都在寄存器中完成；5、寻址方式灵活简单，执行效率高；6、指令长度固定。本实用新型的数据采集器的工作原理该数据采集器通过数据采集单元采集可再生能源计量设备的实时数据，并经过光电隔离转换电路转换数据的形式，再传输给ARM处理器进行处理，ARM处理器将上述数据的处理结果传输给存储单元进行暂存，在设定条件满足或接收到数据中心上传指令时，ARM处理器将监测数据施加AES算法加密后通过数据上传单元和以太网发送至数据中心。另外，ARM处理器还会将数据采集器的各部分的工作状态信息传输给信号输出单元，让监控人员随时可以通过信号输出单元直观的了解采集器的工作状态。配置单元则根据需要对数据采集器的各部分模块单元的参数进行配置。该数据采集器内布置嵌入式操作系统LINUX和具有完全自主知识产权的数据采集、上传、存储和处理程序，可根据数据中心命令或内嵌程序完成向下采集和向上传输动作，可灵活配置采集与上传频率，支持接收来自数据中心的查询、校时命令，支持向多个数据中心同时发送数据。数据采集器具备自动回复功能，在无人值守情况下可以从故障中恢复正常工作状态。与现有技术相比较，本实用新型具备的有益效果该数据采集器采用模块化设计、信息链路简单、系统稳定性高，且具有能耗低、功能强大、可扩展性高等优点。(I)支持MODBUS协议、《多功能电能表通信规约》DL/T645-1997、《多功能电能表通信协议》DL/T645-2007、《户用计量仪表数据传输技术条件》CJ/T188-2004多种通信协议；(2)能同时采集大气温度计、水温度计、太阳总辐照仪、功率计、电能表、流量计、热能表等不同类型可再生能源计量设备的监测数据；(3)数据采集器与数据中心采用TCP/IP协议进行数据传输，数据采集器可以定时向数据采集器发送加密数据包，也可以在接收到数据中心命令后发送符合命令要求的数据包，数据包均采用AES算法加密处理；(4)能对计量设备的采集频率和向数据中心的数据上传频率进行灵活独立配置，可支持实时采集同步上传、实时采集异步上传、不同计量设备采集频率差异配置等多种模式；(5)支持对监测数据进行加、减、乘、除基本算法处理，也能根据算法结构配置灵活复杂的算法处理模式；(6)能支持同时向多个数据中心(服务器)并发发送数据，并在以太网故障状态下存储来自计量设备的数据，在网络故障恢复正常后自动连接数据中心进行数据的断点续传。(7)本实用新型电磁兼容性能优良，经权威部门检测，完全满足《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》对数据采集器的电磁兼容性要求。
图1是本实用新型的一实施例的结构框架图。图2是本实用新型应用于可再生能源建筑应用项目监测系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明。实施例如附图所示，一个用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器，包括ARM处理器、数据采集单元、数据上传单元、存储单元、信号输出单元和电源电路单元；其特征在于该数据采集器还设有配置单元；所述ARM处理器的输入端分别与电源电路单元、配置单元连接，输出端与信号输出单元连接；ARM处理器通过线路与数据采集单元、数据上传单元和存储单元连接，并进行双向数据通信；所述ARM处理器为S3C2440芯片；所述配置单元采用MAX3232S0P芯片及附属RS232接口构成的配置器；所述数据采集单元包括光电隔离转换电路和RS485接口 ；所述RS485接口向下连接支持RS485现场总线协议的可再生能源计量设备，向上连接光电隔离转换电路；所述光电隔离转换电路与ARM处理器连接；所述数据上传单元包括网卡驱动模块和RJ45接口 ；所述网卡驱动模块与ARM处理器连接；所述RJ45接口与网卡驱动模块连接；所述存储单元包括K9F1G08U0B闪存芯片和K4S561632随机存储器；所述信号输出单元包括LCD液晶显示电路和LED信号指示电路；所述LCD液晶显示电路和LED信号指示电路均通过线路与ARM处理器连接；所述电源电路单元设有滤波电路、保护电路和开关电源。该数据采集器的具体工作流程可再生能源计量设备通过485总线与RS485接口连接，在接收到数据采集器的指令后向其发送数据，数据经光电隔离转换电路后进入ARM处理器的数据处理程序，经处理的数据暂时保存在存储器内，在设定条件满足或接收到数据中心上传指令时，将监测数据施加AES算法加密后通过数据上传单元和以太网发送至数据中心。数据采集器配置256M存储容量，并可扩展SD卡用于扩展存储空间。在数据采集器进入自动监测工作状态前，可通过配置单元将可再生能源计量设备的地址信息、通信协议信息、采集频率信息、数据设置信息、数据采集器通信信息、数据中心服务器信息、数据远传参数设置信息等写入数据采集器内。在本实施例中，可再生能源计量设备通过主-从结构的半双工现场总线与数据采集器连接，数据采集器是通信主机，可再生能源计量设备是通信从机，从机在主机的请求命令下应答。数据采集器通过以太网向数据中心远传可再生能源建筑应用项目监测数据，数据采集器与数据中心之间的数据通信采用基于IP协议的以太网，在传输层使用TCP协议。
权利要求1.一种用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器，包括ARM处理器、数据采集单元、数据上传单元、存储单元、信号输出单元和电源电路单元；其特征在于该数据采集器还设有配置单元；所述ARM处理器的输入端分别与电源电路单元、配置单元连接，输出端与信号输出单元连接；ARM处理器通过线路与数据采集单元、数据上传单元和存储单元连接，并进行双向数据通信；所述ARM处理器为S3C2440芯片；所述配置单元采用 MAX3232S0P芯片及附属RS232接口构成的配置器。
2.根据权利要求1所述的用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器，其特征在于所述数据采集单元包括光电隔离转换电路和RS485接口 ；所述RS485接口向下连接支持RS485现场总线协议的可再生能源计量设备，向上连接光电隔离转换电路；所述光电隔离转换电路与ARM处理器连接；可再生能源计量设备的实时数据通过RS485接口传输到光电隔离转换电路，经过转换后，再传输到ARM处理器进行分析处理。
3.根据权利要求1所述的用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器，其特征在于所述数据上传单元包括网卡驱动模块和RJ45接口 ；所述网卡驱动模块与ARM处理器连接；所述RJ45接口与网卡驱动模块连接。
4.根据权利要求1所述的用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器，其特征在于所述存储单元包括K9F1G08U0B闪存芯片和K4S561632随机存储器。
5.根据权利要求1所述的用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器，其特征在于所述信号输出单元包括LCD液晶显示电路和LED信号指示电路；所述LCD液晶显示电路和LED信号指示电路均通过线路与ARM处理器连接。
6.根据权利要求1-5任一所述的用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器，其特征在于所述电源电路单元设有滤波电路、保护电路和开关电源。
专利摘要本实用新型公开了一种用于可再生能源建筑应用项目监测系统的数据采集器，包括ARM处理器、数据采集单元、数据上传单元、存储单元、信号输出单元和电源电路单元；其特征在于该数据采集器还设有配置单元；所述ARM处理器的输入端分别与电源电路单元、配置单元连接，输出端与信号输出单元连接；ARM处理器通过线路与数据采集单元、数据上传单元和存储单元连接，并进行双向数据通信；所述ARM处理器为S3C2440芯片；所述配置单元采用MAX3232SOP芯片及附属RS232接口构成的配置器。该数据采集器采用模块化设计、信息链路简单、系统稳定性高，且具有能耗低、功能强大、可扩展性高。
文档编号G05B19/418GK202886978SQ20122061110
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者黄春鸣, 凌双梅, 覃雪玲 申请人:广西壮族自治区建筑科学研究设计院