多功能遥测终端的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及多功能遥测终端机，主要包括32位CPU系统、无线通信模块、4路数字量输入模块等，不但解决了传统遥测终端机使用及维护不便的缺点，还丰富了采集和控制接口形式，提高了设备的适用范围和通信稳定性。
【专利说明】多功能遥测终端机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种遥测终端机，尤其涉及一种利用2G/2.5G/3G/3.5G/4G公用网络为主传输通道，短信为备份传输通道，可选北斗、卫星、PSTN、超短波、微波、ZigBee等通信方式的遥测终端机。该遥测终端机同时实现水文/水资源数据的采集、存储、显示、控制、报警和传输，具备雨量计、SD1-12、数字量输入、数字量输出、模拟量采集、12位格雷码、继电器输出、RS232和RS485等接口，能完美支持水利行业的各种应用。
【背景技术】
[0002]传统的遥测终端机一般只支持本地数据采集和存储，不具备远距离通信功能，无法进行远距离的管理和维护，且采集和控制接口单一，故越来越无法满足客户的需求。一般遥测终端机工作的现场环境都比较偏远，环境恶劣、条件复杂，人工现场维护难度大、成本高，这就要求遥测终端机具备抗干扰性强、远程集中管理维护的功能。同时，为了提高设备的适用性和通信的可靠性，要求采集控制接口丰富多样，支持多种信息传输和备份通道，防止采集数据的丢失。
实用新型内容
[0003]本实用新型目的在于解决以上问题，不但解决了传统遥测终端机
[0004]使用和维护不便的缺点，还丰富了数据采集和控制接口，完善了数据传输和备份通道，保证了数据采集和传输的稳定性和可靠性。本实用新型涉及的遥测终端机不仅仅实现了传统数据采集和传输功能，还实现短信备份传输，兼容北斗、卫星、PSTN、超短波、微波、ZigBee等多种通信方式，极大的丰富了接口类型和数据传输形式。
[0005]为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]多功能遥测终端机，主要包括:
[0007]32位CPU系统:其是主控单元，完成TCP/IP协议，同时对其它各模块进行控制，完成数据采集、存储、传输和告警等各种功能。
[0008]无线通信模块:连接32位CPU系统，实现远程数据传输和告警功能；
[0009]SIM卡接口模块:实现SM卡接入和SM卡保护功能；
[0010]4路数字量输入模块:连接32位CPU系统实现数字量(开关量)采集功能；
[0011]2路数字量输出模块:连接32位CPU系统实现数字量控制输出功能；
[0012]2路继电器输出模块:连接32位CPU系统实现开关量控制输出功能；
[0013]12位格雷码接口模块:连接32位CPU系统实现12位格雷码接口采集功能；
[0014]SD1-12模块:连接32位CPU系统实现SD1-12通信功能；
[0015]UART扩展模块:连接32位CPU系统实现I路SPI转多路UART功能；
[0016]RS232-2接口模块:连接UART扩展模块实现标准RS232通信功能；
[0017]RS485-2接口模块:连接UART扩展模块实现标准RS485通信功能；
[0018]ADC转换模块:连接32位CPU系统实现模拟量转数字量功能；[0019]8路模拟量采集模块:连接ADC转换模块实现模拟量采集功能；
[0020]5路可控电源输出模块:连接32位CPU系统和系统电源模块实现5路可控电源输出功能；
[0021 ] 唤醒按钮模块:连接32位CPU系统实现系统休眠唤醒功能；
[0022]4*4键盘模块:连接32位CPU系统实现键盘输入功能；
[0023]IXD显示屏模块:连接32位CPU系统实现系统文本信息显示功能；
[0024]LED灯模块:连接32位CPU系统实现系统功能指示；
[0025]RTC时钟模块:连接32位CPU系统实现实时时钟功能；
[0026]DC电源输入接口模块:外接接电源适配器，实现DC电源输入功能；
[0027]系统电源模块:连接DC电源输入接口实现系统电压转换功能；
[0028]电源管理模块:连接32位CPU系统实现系统电源管理功能；
[0029]主电检测模块:连接32位CPU系统以侦测DC电源输入电压；
[0030]RS485-1模块:连接32位CPU系统实现RS485通信功能；
[0031]RS232-1模块:连接32位CPU系统实现RS232通信功能；
[0032]雨量采集模块:连接32位CPU系统实现雨量采集功能；
[0033]GPS模块:连接32位CPU系统，GPS模块接收的GPS数据通过无线通信模块传到指定的GPS服务中心；
[0034]数据存储模块:连接32位CPU系统实现采集数据的本地存储功能；
[0035]所述的32位CPU系统内置看门狗模块和RTC模块，内嵌TCP/IP协议栈，并通过无线通信模块实现短信和无线数据传输功能。
[0036]所述的无线模块通过UART接口与32位CPU系统相连，无线通信模块支持GSM/GPRS/CDMA/EDGE/WCDMA/EVDO/TD-SCDMA/LTE 等多种 2G/2.5G/ 3G/3.5G/4G 网络，且设有天线。
[0037]所述的12位格雷码接口模块通过I2C总线与32位CPU系统相连，实现格雷码高低电平信号的读取。
[0038]所述的SD1-12模块包含SDI收、发及使能信号，实现SD1-12的读写功能。
[0039]所述的UART扩展模块通过SPI总线与32位CPU系统相连，实现I路SPI总线转多路UART的功能。
[0040]所述的RS232-2接口模块通过UART接口与UART扩展模块相连，实现标准RS232通信功能。
[0041 ] 所述的RS485-2接口模块通过UART接口与UART扩展模块相连，实现标准RS485通信功能。
[0042]所述的ADC转换模块通过I2C总线与32位CPU系统相连，实现模拟量转数字量的功能。
[0043]所述的4*4键盘模块通过普通I/O 口与32位CPU系统相连，实现人机交互功能。
[0044]所述的IXD显示屏模块通过普通I/O 口与32位CPU系统相连，实现人机交互功能。
[0045]所述的RTC时钟模块通过I2C总线与32位CPU系统相连，为CPU系统提供实时时
钟信息。
[0046]所述的主电检测模块通过普通I/O与32位CPU系统相连，实现供电电压的采集功倉泛。
[0047]所述的RS485-1模块通过UART总线与32位CPU系统相连，实现标准RS485通信功能。
[0048]所述的RS232-1模块通过UART总线与32位CPU系统相连，实现标准RS232通信功能。
[0049]所述的雨量采集模块通过中断信号与32位CPU系统相连，实现雨量信号的采集功倉泛。
[0050]所述的GPS模块通过UART或SPI接口和32位CPU系统相连，GPS模块设有GPS天线。
[0051]所述的数据存储模块通过SPI总线和32位CPU系统相连，实现采集数据的存储功倉泛。
[0052]本实用新型涉及的遥测终端机不但解决了传统遥测终端机使用及维护不便的缺点，还丰富了采集和控制接口形式，提高了设备的适用范围和通信稳定性。本实用新型涉及的遥测终端机利用2G/2.5G/3G/3.5G/4G公用网络为主传输通道、短信为备份传输通道，可选北斗、卫星、PSTN、超短波、微波、ZigBee等通信方式，同时实现水文/水资源数据的采集、存储、显示、控制、报警和传输。极大的丰富了采集和传输信息的方式，为水利、水资源监测行业提供了一种优秀的选择方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]以下用附图对本实用新型详细说明:
[0054]图1为本实用新型结构示意图。
【具体实施方式】
[0055]以下结合附图及实施对本实用新型详述:
[0056]如图1所示的本实用新型的实施方式，遥测终端机包括:32位CPU系统1、无线通信模块2、SIM卡接口模块25、蜂窝天线26、4路数字量输入模块3、2路数字量输出模块4、2路继电器输出模块5、12位格雷码接口模块6、SD1-12接口模块7、UART扩展芯片模块8、RS232-2接口模块27、RS485-2接口模块28、ADC转换模块9、8路模拟量采集模块29、5路可控电源输出模块10、唤醒按钮模块11、4*4键盘模块12、IXD显示屏模块13、LED灯模块14、RTC时钟模块15、电源管理模块16、系统电源模块17、DC电源输入接口模块19、主电检测模块18、RS485-1接口模块20、RS232-1接口模块21、雨量采集模块22、GPS模块23、GPS天线30、数据存储模块24。
[0057]本实用新型中，32位CPU系统I是主控单元，完成TCP/IP协议，同时对其它各模块进行控制，完成多功能的采集、存储、传输和告警功能。32位CPU系统通过无线通信模块2实现2G/2.5G/ 3G/3.5G/4G无线数据、短信息等数据传输功能，通过4路数字量输入模块实现数字量采集功能，通过2路数字量输出模块实现控制数字量输出功能，通过2路继电器输出模块实现控制开关量输出功能，通过12位格雷码接口模块实现12位格雷码数据采集功能，通过SD1-12接口模块实现标准SD1-12接口数据的接收和发送功能，通过UART扩展芯片模块实现I路SPI转多路UART功能，通过RS232-2接口模块实现标准RS232通信功能，通过RS485-2接口模块实现标准RS485通信功能，通过ADC转换模块实现模拟量转数字量功能，通过8路模拟量采集模块实现模拟量采集功能，通过5路可控电源输出模块实现可控电源输出功能，通过唤醒按钮模块实现系统休眠唤醒功能，通过4*4键盘模块实现键盘输入功能，通过IXD显示屏模块实现IXD显示功能，通过LED灯模块实现LED指示系统工作状态功能，通过RTC时钟模块实现系统实时时钟功能，通过电源管理模块实现系统电源控制和管理，通过系统电源模块实现系统供电功能，通过DC电源输入接口模块实现直流电源的输入和保护功能，通过主电检测模块实现直流输入电源电压检测功能，通过RS485-1接口模块实现标准RS485通信功能，通过RS232-1接口模块模块实现标准RS232通信功能，通过雨量采集模块实现雨量数据采集功能，通过GPS模块获取GPS信息，通过数据存储模块实现采集数据的本地存储功能。
[0058]无线通信模块采用模块化设计，可同时支持GSM/GPRS/CDMA/EDGE/WCDMA/EVDO/TD-SCDMA/LTE等多种2G/2.5G/ 3G/3.5G/4G网络，且设有SM卡接口模块和蜂窝天线。无线通信模块和32位CPU系统之间采用UART方式相连，无线通信模块主要完成无线网络的空中接口，包括无线数据、短信息和GPS数据传输功能。32位CPU系统可以单独控制无线通信模块的电源。
[0059]4路数字量输入模块3主要完成数字量输入功能。数字量输入接口模块收到有效的高低电平，会发送到32位CPU系统的普通I/O管脚，然后32位CPU系统可以根据I/O 口接收到的高低电平做出相应的操作。
[0060]2路数字量输出模块主要完成数字量控制输出功能，由32位CPU系统的普通I/O控制输出状态，接口输出是OC门输出，客户可以根据需要定义高低电平值。
[0061]2路继电器输出模块主要完成开关量控制输出功能，由32位CPU系统的普通I/O控制输出开关的打开和闭合状态。
[0062]12位格雷码接口模块主要完成12位格雷码信息采集功能。12位格雷码接口模块和32位CPU系统I通过I2C总线通信。
[0063]SD1-12接口模块主要完成与SID-12传感器的通信功能。SD1-12接口模块与32位CPU系统I的普通I/O 口连接，由32位CPU系统控制SD1-12接口模块的数据接收和发送。
[0064]UART扩展芯片模块主要完成把I路SPI接口转换为多路UART接口的功能。UART扩展芯片模块和32位CPU系统I通过SPI总线连接。
[0065]ADC转换模块主要完成把8路模拟量采集模块采集到的模拟量转换为数字量。ADC转换模块和32位CPU系统通过SPI总线连接。ADC转换模块设有8路模拟量采集模块。
[0066]5路可控电源输出模块主要完成电源输出功能。5路可控电源输出模块与32位CPU系统I的普通I/O相连，32位CPU系统可以控制5路可控电源输出模块的总电源输出，也可以单独控制各路电源的输出。
[0067]唤醒按钮模块主要完成系统休眠后的人工唤醒功能。唤醒按钮模块与32位CPU系统的中断I/o相连，通过中断I/O唤醒按钮模块可以唤醒深度休眠状态下的32位CPU系统。
[0068]4*4键盘模块主要完成人机交互时信息的输入功能。4*4键盘模块与32位CPU系统的普通I/o相连。[0069]IXD显示屏模块主要完成人机交互时信息的显示功能。IXD显示屏模块与32位CPU系统的普通I/O相连，32位CPU系统可以控制IXD显示屏蔽模块的电源。
[0070]LED灯模块主要实现指示系统工作状态功能，其与32位CPU系统的GPIO相连，根据工作状态控制LED灯的亮、灭或闪烁。
[0071]RTC时钟模块主要实现给32位CPU系统提供实时时钟的功能，其与32位CPU系统I通过I2C总线相连。
[0072]DC电源输入接口模块主要实现直流电源的输入和对电源过流、过压和反向的保护。
[0073]系统电源模块主要提供32位CPU系统及各种外设正常工作所需的电源。
[0074]电源管理模块主要完成系统电源的管理和对32位CPU系统工作出现异常后的保护及恢复功能。
[0075]主电检测模块主要实现侦测主电供电电压，其与32位CPU系统I的ADC管脚相连，通过采集电平值指示供电电压值。
[0076]RS485-1接口模块主要实现把32位CPU系统的UART 口转换为标准RS485接口。
[0077]RS323-1接口模块主要实现把2位CPU系统I的UART 口转换为标准RS232接口。
[0078]雨量采集模块主要实现雨量值采集功能。雨量采集模块M与32位CPU系统的中断I/o相连，通过中断I/O管脚高低电平的变化累积值计算出雨量值。
[0079]GPS模块主要完成GPS数据的接收，并通过UART或SPI接口把GPS数据传到32位CPU系统、32位CPU系统再把数据通过无线通信模块2发到指定的GPS数据中心，完成GPS定位功能。GPS模块设有天线。
[0080]数据存储模块主要完成系统各接口采集数据的本地存储功能。数据存储模块与32位CPU系统通过SPI总线相连，32位CPU系统通过SPI总线对数据存储模块P进行数据写入和读出的操作。
[0081]本实用新型涉及的遥测终端机不但解决了传统遥测终端机使用及维护不便的缺点，还丰富了采集和控制接口形式，提高了设备的适用范围和通信稳定性。本实用新型涉及的遥测终端机利用2G/2.5G/3G/3.5G/4G公用网络为主传输通道、短信为备份传输通道，可选北斗、卫星、PSTN、超短波、微波、ZigBee等通信方式，同时实现水文/水资源数据的采集、存储、显示、控制、报警和传输。极大的丰富了采集和传输信息的方式，为水利、水资源监测行业提供了一种优秀的选择方案。
【权利要求】
1.多功能遥测终端机，其特征在于:主要包括: 32位CPU系统(I);是主控单元，完成TCP/IP协议，同时对其它各模块进行控制，完成多功能的采集、存储、传输和告警功能； 无线通信模块(2):连接32位CPU系统(I)完成无线网络的空中接口，包括无线数据、短信息和GPS数据传输功能； 4路数字量输入模块(3):连接32位CPU系统(I)完成数字量输入功能； 2路数字量输出模块(4):连接32位CPU系统(I)完成数字量控制输出功能； 2路继电器输出模块(5):连接32位CPU系统(I)完成开关量控制输出功能； 12位格雷码接口模块(6):连接32位CPU系统(I)完成12位格雷码信息采集功能；SD1-12接口模块(7):连接32位CPU系统(I)完成与SID-12传感器的通信功能；UART扩展芯片模块(8 ):连接32位CPU系统(I)完成把I路SPI接口转换为多路UART接口的功能； ADC转换模块(9):连接32位CPU (I)完成把8路模拟量采集模块91采集到的模拟量转换为数字量； 5路可控电源输出模块(10):连接32位CPU系统(I)完成电源输出功能； 唤醒按钮模块(11):连 接32位CPU系统(I)完成系统休眠后的人工唤醒功能； 4*4键盘模块(12):连接32位CPU系统(I)完成人机交互时信息的输入功能； IXD显示屏模块(13):连接32位CPU系统(I)完成人机交互时信息的显示功能； LED灯模块(14):连接32位CPU系统(I)实现指示系统工作状态功能； RTC时钟模块(15):连接32位CPU系统(I)实现给32位CPU系统(I)提供实时时钟的功能； 电源管理模块(16):连接32位CPU系统(I)完成系统电源的管理和对32位CPU系统工作出现异常后的保护及恢复功能； 系统电源模块(17):提供32位CPU系统(I)及各种外设正常工作所需的电源； 主电检测模块(18):连接32位CPU系统(I)实现侦测主电供电电压功能； DC电源输入接口模块(19):连接主电检测模块(18)及系统电源模块(17)实现直流电源的输入和对电源过流、过压和反向的保护功能； RS485-1接口模块(20 ):连接32位CPU系统(I)实现把32位CPU系统I的UART 口转换为标准RS485接口功能； RS323-1接口模块(21):连接32位CPU系统(I)实现把2位CPU系统I的UART 口转换为标准RS232接口功能； 雨量采集模块(22):连接32位CPU系统(I)实现雨量值采集功能； GPS模块(23):连接32位CPU系统(I)完成GPS数据的接收，完成GPS定位功能； 数据存储模块(24):连接32位CPU系统(I)完成系统各接口采集数据的本地存储功倉泛。
2.如权利要求1所述的多功能遥测终端机，其特征在于:所述的32位CPU系统内置看门狗和RTC模块，内嵌TCP/IP协议，并通过无线模块实现无线网络的空中接口，包括无线数据、短信息和GPS数据传输功能；并通过4路数字量输入模块实现数字量采集功能；并通过2路数字量输出模块实现数字量输出功能；并通过2路继电器输出实现开关量控制输出功能；并通过12位格雷码接口模块实现12位格雷码数据采集功能；并通过SD1-12接口实现SD1-12数据采集功能；并通过RS232转换模块实现标准RS232通信功能；并通过RS485转换模块实现标准RS485通信功能；并通过ADC转换模块实现模拟量采集功能；并通过雨量采集模块实现雨量数据采集功能。
3.如权利要求1所述的多功能遥测终端机，其特征在于:所述的无线模块通过UART接口与CPU系统相连，无线通信模块支持GSM/GPRS/CDMA/EDGE/WCDMA/TD-SCDMA/LTE的2G/2.5G/3G/ 3.5G/4G网络，且设有天线。
4.如权利要求1所述的多功能遥测终端机，其特征在于:所述的4路数字量输入接口模块通过GPIO与CPU系统相连；所述的2路数字量输出接口模块通过GPIO与CPU系统相连；所述的2路继电器输出接口模块通过GPIO与CPU系统相连。
5.如权利要求1所述的多功能遥测终端机，其特征在于:所述的SD1-12接口模块通过GPIO与CPU系统相连；所述的5路可控电源输出通过GPIO与CPU系统相连；所述的4*4键盘模块通过GPIO与CPU系统相连；所述的IXD显示屏模块通过GPIO与CPU系统相连；所述的LED灯模块通过GPIO与CPU系统相连；所述的RTC时钟模块通过I2C与CPU系统相连；所述的电源管理模块通过GPIO与CPU系统相连。
6.如权利要求1所述的多功能遥测终端机，其特征在于:所述的12位格雷码接口模块通过I2C与CPU系统相连。
7.如权利要求1所述的多功能遥测终端机，其特征在于:所述的UART扩展芯片模块通过SPI与CPU系统相连，包含I路RS485转换电路和I路RS232转换电路；所述的ADC转换模块通过SPI与CPU系 统相连，包含8路模拟量采集接口模块；所述的唤醒按钮模块通过中断I/O与CPU系统相连。
8.如权利要求1所述的多功能遥测终端机，其特征在于:所述的系统电源模块包含电源转换电路；所述的DC电源输入接口模块包含直流电源输入接口和电源保护电路；所述的主电检测模块通过GPIO与CPU系统相连。
9.如权利要求1所述的多功能遥测终端机，其特征在于:所述的RS485-1接口模块和RS232-1接口模块通过UART与CPU相连；雨量采集模块通过中断I/O与CPU系统相连。
10.如权利要求1所述的多功能遥测终端机，其特征在于:所述的GPS通过UART或SPI接口与CPU系统相连，且设有天线；所述的数据存储模块通过SPI或I2C接口与CPU系统相连。
【文档编号】G05B19/418GK203745892SQ201420150530
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】陈淑武, 唐仕斌, 邹锋, 郑启枣 申请人:厦门四信通信科技有限公司