專利名稱：一種基于3g/北斗衛(wèi)星通信及gis的無(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(yùn)輸?shù)葻o(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)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(tái)傳輸方式、GSM/GPRS無(wú)線傳輸方式、RF無(wú)線傳輸方式、Zigbee無(wú)線傳輸方式。有線傳輸方式主要通過(guò)串口與設(shè)備連接，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，傳輸距離短；數(shù)字電臺(tái)傳輸方式，由于需要架設(shè)電臺(tái)，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(chǎng)應(yīng)用復(fù)雜；GSM/GPRS無(wú)線傳輸方式必須依靠基站網(wǎng)絡(luò)，在山區(qū)及野外很多地方存在信號(hào)盲區(qū)；RF無(wú)線射頻傳輸方式是一種低功耗、近距離的無(wú)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(wú)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(diǎn)多，布網(wǎng)復(fù)雜，主要應(yīng)用于城市和人口密集區(qū)。目前在工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控過(guò)程中，很多企業(yè)或單位都是操作人員現(xiàn)場(chǎng)觀看、記錄數(shù)據(jù)；還有少數(shù)是利用GPRS、RF或Zigbee等無(wú)線傳輸方式傳輸和記錄數(shù)據(jù)；在這些領(lǐng)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(fù)雜，給現(xiàn)場(chǎng)查看、記錄數(shù)據(jù)帶來(lái)了困難和危險(xiǎn)；GPRS、RF或Zigbee等無(wú)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(hù)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)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(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，集傳感器信號(hào)采集、處理、儲(chǔ)存、3G無(wú)線發(fā)送、北斗通信和太陽(yáng)能供電于一體，將現(xiàn)場(chǎng)采集的傳感器信號(hào)加以綜合處理的無(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)曲線圖顯示、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，使在觀察、管理、監(jiān)測(cè)等工作中從根本上減輕了人工現(xiàn)場(chǎng)查看、記錄數(shù)據(jù)的繁雜勞動(dòng)強(qiáng)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(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，包括現(xiàn)場(chǎng)采集裝置，現(xiàn)場(chǎng)采集裝置分別與服務(wù)器和遠(yuǎn)程客戶端無(wú)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(hào)采集端通過(guò)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(chǔ)端與Flash存儲(chǔ)電路相連；微控制器的時(shí)鐘端連有低功耗時(shí)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(guò)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(guò)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(guò)電源管理芯片與太陽(yáng)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(jí)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(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，利用3G模塊的無(wú)線傳輸功能，將現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)傳輸至遠(yuǎn)端服務(wù)器，服務(wù)器實(shí)時(shí)記錄、保存采集到的數(shù)據(jù)，提高應(yīng)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(shí)等問(wèn)題。在荒涼、偏遠(yuǎn)地區(qū)和其他GPRS/GSM信號(hào)盲區(qū)，利用北斗衛(wèi)星通信的無(wú)線傳輸和定位功能，可精確的了解設(shè)備的使用位置和現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)數(shù)據(jù)，并解決了手機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)盲區(qū)無(wú)法監(jiān)控的問(wèn)題。在采用基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控裝置組網(wǎng)監(jiān)控時(shí)，可在基于GIS (地理信息系統(tǒng))的軟件平臺(tái)上，實(shí)時(shí)觀看所有監(jiān)控點(diǎn)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(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控裝置時(shí)，電源端采用輸出電壓可調(diào)的太陽(yáng)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(wèn)題。減少了人員對(duì)設(shè)備的維護(hù)和提高了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性和可靠性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)附圖1，一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，包括有現(xiàn)場(chǎng)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(hào)采集端通過(guò)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(chǔ)端與Flash存儲(chǔ)電路5相連；微控制器I的時(shí)鐘端與時(shí)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(guò)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(guò)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(guò)電源管理芯片與太陽(yáng)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(jī)芯片；定時(shí)采集、計(jì)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(wú)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(jí)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(chǎng)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(shè)備電源的開關(guān)。時(shí)鐘電路，為無(wú)線采集裝置提供精準(zhǔn)的時(shí)間。Flash存儲(chǔ)電路，在無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送異常情況時(shí)，及時(shí)保存未發(fā)送的數(shù)據(jù)，等待信號(hào)正常時(shí)繼續(xù)發(fā)送，保證數(shù)據(jù)的可靠性、連續(xù)性。服務(wù)器端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與采集裝置相連，用戶客戶端通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器讀取現(xiàn)場(chǎng)采集裝置發(fā)送至服務(wù)器的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；在一些現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)領(lǐng)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(wù)器，和遠(yuǎn)程客戶端讀取數(shù)據(jù)的過(guò)程中，傳輸數(shù)據(jù)采用專門的算法進(jìn)行加密處理，并且服務(wù)器將設(shè)在機(jī)房?jī)?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(gè)部分:
a.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件——接收來(lái)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(chǔ)，管理用戶設(shè)備信息，為用戶管理數(shù)據(jù)采集設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)鏈路和應(yīng)答信息。b.用戶端軟件——客戶端(PC)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器，讀取服務(wù)器上存儲(chǔ)的各領(lǐng)域數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)客戶需求和權(quán)限顯示、分析、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)采集設(shè)備及繼電器單元遠(yuǎn)程設(shè)置和控制。不同的用戶有不同的權(quán)限，管理員可以設(shè)置其他用戶的權(quán)限，有添加用戶，輸出用戶，修改用戶權(quán)限，對(duì)用戶授權(quán)，數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)，設(shè)備管理等功能；普通用戶只有讀取數(shù)據(jù)和設(shè)備管理的權(quán)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(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)
本發(fā)明是通過(guò)3G/北斗衛(wèi)星通信的無(wú)線采集與監(jiān)控裝置采集安裝在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器信號(hào)，以及采用微型攝像和3G通信技術(shù)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境等。利用3G模塊的Internet接入功能，將采集處理過(guò)的傳感器信號(hào)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，用戶通過(guò)訪問(wèn)服務(wù)器，實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的傳感器信號(hào)和視頻監(jiān)控周圍工作環(huán)境；在通過(guò)3G模塊上傳數(shù)據(jù)的同時(shí)，還通過(guò)北斗衛(wèi)星通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)連接Internet的客戶終端不僅可以在工作室隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)，而且還可通過(guò)安裝了用戶遠(yuǎn)程軟件監(jiān)控系統(tǒng)軟件的平板電腦或智能手機(jī)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)工作狀況。
權(quán)利要求
1.基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，包括有現(xiàn)場(chǎng)采集裝置，采集裝置分別與服務(wù)器和遠(yuǎn)程客戶端無(wú)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(hào)采集端通過(guò)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(chǔ)端與Flash存儲(chǔ)電路(5)相連；微控制器(I)的時(shí)鐘端與時(shí)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(guò)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(guò)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(yáng)能電池板單元(13)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無(wú)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(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無(wú)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(quán)利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的3G無(wú)線通信電路(14)采用3G通信模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無(wú)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(shí)和GPS定位的北斗通信模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3G/北斗衛(wèi)星通信及GIS的無(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的太陽(yáng)能電池板單元(12)采用輸出電壓可調(diào)的太陽(yáng)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(wú)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，它包括現(xiàn)場(chǎng)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(hào)采集電路相連，實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集；微控制器與繼電器控制電路相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制；微控制器與微型攝像電路相連，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控；微控制器與太陽(yáng)能電路相連，實(shí)現(xiàn)電量持續(xù)供應(yīng)；微控制器與3G通信電路和北斗衛(wèi)星通信電路相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸。系統(tǒng)軟件包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器和基于GIS的客戶端軟件?，F(xiàn)場(chǎng)采集監(jiān)控裝置通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)分別與服務(wù)器、遠(yuǎn)程客戶端無(wú)線相連?，F(xiàn)場(chǎng)采集監(jiān)控裝置采集現(xiàn)場(chǎng)的傳感器信號(hào)以及控制連接到繼電器端的設(shè)備，并可將攝像采集的信號(hào)通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至服務(wù)器端。
文檔編號(hào)H04B7/185GK103209018SQ20121043564
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:陜西拓普索爾電子科技有限責(zé)任公司