嵌入式能源数据采集器

1.一种嵌入式能源数据采集器，包括主板和外壳，其特征在于：所述主板上嵌有CPU、与CPU的I/O输入输出接口连接的数据采集模块和无线功能插件，所述CPU是基于WinCE操作系统、支持OPC-service数据规范及实时数据库、固化有数据采集通信协议，通过数据采集模块直接采集能源数据采集终端仪表和现场设备中的信息数据并显示、保存的嵌入式处理器，所述外壳与人机界面显示器连接，外壳上有以下接口：
与CPU连接、用于写入工作参数或输入操作命令的人机界面输入单元接口；
用于连接大容量数据存储设备的可扩展接口；
通过通讯网络与监控站连接用的以太网口；
用于连接能源数据采集终端的输入输出接口；
电源接口。
2.根据权利要求1所述的嵌入式能源数据采集器，其特征在于：所述人机界面输入单元接口是触摸屏接口或键盘接口，或者是键盘接口和鼠标接口。
3.根据权利要求1所述的嵌入式能源数据采集器，其特征在于：所述输入输出接口是异步串行口和USB数据接口的一种或两种的组合。
4.根据权利要求1所述的嵌入式能源数据采集器，其特征在于：所述数据采集模块是隔离RS-232转RS-485模块输入、RS-232标准输出或RS-485标准通讯速度自适应支持多种传输速率和数据格式隔离的数据采集模块。
5.根据权利要求1所述的嵌入式能源数据采集器，其特征在于：所述能源数据采集终端是电表、自来水表、煤气表、热水表、继电器、变送器、传感器、按钮开关、电动执行器、应变片、电阻或正交编码器。
6.根据权利要求1所述的嵌入式能源数据采集器，其特征在于：所述可扩展接口是能存储不同格式的信息IDE接口和CF卡插座的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的嵌入式能源数据采集器，其特征在于：所述数据采集通信协议包括MODBUS通信协议、m-bus流量计量协议、DL645电力通信协议，所述MODBUS通信协议基于可采集各种开关量，仪表模拟信号的modbus工业数据总线。
8.根据权利要求1所述的嵌入式能源数据采集器，其特征在于：所述无线功能插件是Zigbee通讯插件、Wifi通讯插件或GPRS通讯插件。

嵌入式能源数据采集器\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种嵌入式数据采集领域，特别是一种嵌入式的能源数据采集器。\n背景技术\n[0002] 随着计算机技术、信息技术、网络技术等高科技技术的迅速发展，数据采集，正向着复杂化、高速化、远程化的方向发展，特别是高精度的数据采集器应用在了日常生活中，而且其智能化程度越来越高。在很多场合中，被采集的数据不仅仅只是一种，往往需要同时采集多个数据，这就要求数据采集器拥有多种采集功能，在某种程度上减轻了各能源部门抄表人员的工作负担，又不会给居民用户增加不必要的经济负担。在目前市场上，数据采集器多采用单片机技术构成的嵌入式系统，完成信号采集、分析显示和存储，由于受单片机性能和所采用的技术的限制，存在很多缺点，测试功能单一，单纯的进行数据采集，采集通道少、采集参数少、采集的数据精度低、信号范围窄、局限性大、人机对话操作繁琐、显示功能简单；数据采集器也有采用多通道技术，将信号采集、信号传输和数据处理集合在一起处理，功耗高、只支持通信协议单一，整个系统的抗干扰能力差、缺乏实时性和高安全性，特别不适用于当今社会远程控制和传输的需要，往往采集器要与终端绑定，无实时联动和控制功能，自身远程功能的匮乏，往往需要借助其它设备。综上所述，为了获得工业现场的环境、能耗和设备运行参数；为了采集生态农业的养植信息，如土壤养分、温湿度和光照度等信息；为了采集住宅远传抄表的数据，需要设计宽范围通用数据采集器。\n实用新型内容\n[0003] 本实用新型的目的是提供一种嵌入式能源数据采集器，针对以上现有技术存在的缺点要解决采集器采集的数据参数少，通信协议单一，需要与终端绑定，欠缺远程功能的技术问题，并解决采集器使用过程中功耗高的问题。\n[0004] 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种嵌入式能源数据采集器，包括主板和外壳，所述主板上嵌有CPU、与CPU的I/O输入输出接口连接的数据采集模块和无线功能插件，所述CPU是基于WinCE操作系统、支持OPC-service数据规范及实时数据库、固化有数据采集通信协议，通过数据采集模块直接采集能源数据采集终端仪表和现场设备中的信息数据并显示、保存的嵌入式处理器，所述外壳与人机界面显示器连接，外壳上有以下接口：与CPU连接、用于写入工作参数或输入操作命令的人机界面输入单元接口。\n[0005] 用于连接大容量数据存储设备的可扩展接口。\n[0006] 通过通讯网络与监控站连接用的以太网口。\n[0007] 用于连接能源数据采集终端的输入输出接口。\n[0008] 电源接口。\n[0009] 所述人机界面输入单元接口是触摸屏接口或键盘接口，或者是键盘接口和鼠标接口。\n[0010] 所述输入输出接口是异步串行口和USB数据接口的一种或两种的组合。\n[0011] 所述数据采集模块是隔离RS-232转RS-485模块输入、RS-232标准输出或RS-485标准通讯速度自适应支持多种传输速率和数据格式隔离的数据采集模块。\n[0012] 所述能源数据采集终端是电表、自来水表、煤气表、热水表、继电器、变送器、传感器、按钮开关、电动执行器、应变片、电阻或正交编码器。\n[0013] 所述可扩展接口是能存储不同格式的信息IDE接口和CF卡插座的一种或两种。\n[0014] 所述数据采集通信协议包括MODBUS通信协议、m-bus流量计量协议、DL645电力通信协议，所述MODBUS通信协议基于可采集各种开关量，仪表模拟信号的modbus工业数据总线。\n[0015] 所述无线功能插件是Zigbee通讯插件、Wifi通讯插件或GPRS通讯插件。\n[0016] 所述的嵌入式能源数据采集方法，包括以下步骤：步骤1，在人机界面配置串口参数。\n[0017] 步骤2，载入现场设备数据列表。\n[0018] 步骤3，初始化通信协议。\n[0019] 步骤4，进入联动控制输出执行动作，启动电机或报警。\n[0020] 步骤5，返回侦听循环。\n[0021] 所述步骤3包括以下步骤：步骤3.1，创建串口读线程。\n[0022] 步骤3.2，创建opc数据查询。\n[0023] 步骤3.3，分析现场数据存入sql数据库。\n[0024] 步骤3.4，更新opc服务器内容。\n[0025] 与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：本实用新型基于 WinCE 的嵌入式设备为核心，取代传统意义上的PC机，采用TCP/IP 通信机制搭建的远程数据采集系统，结合嵌入式设备和网络技术的优点，将信号采集、信号传输和数据处理相对分离，提高了系统的抗干扰能力、实时性和高安全性，特别适用于远程、多参数的数据采集。\n[0026] 本实用新型支持多种通信协议，特别提供了对MODBUS通信协议、m-bus流量计量协议和DL645电力通信协议的支持，不需要采集器再与任何终端绑定，可广泛用于能源三表远传，农业生态监测，变电站控制，车间能源数据采集，可采集基于RS485串行总线传输的现场测控数据，也可加入zigbee无线测控网络，数据采集器内预装了可运行在winCE平台honva scada软件，并同时支持OPC-service的规范及实时sql数据库，采集器可进行编程控制，不但可以进行数据采集，同时具有实时联动和实现输出控制功能；可以通过TCP/IP以太网络、GPRS与监控中心通信及交换数据,同时可以大范围同时采集大量不同的数据信息，具有完善的远程功能，进行远程测控、查询、设置维护等。\n[0027] 本实用新型的的设计基于低功耗理念，整个系统的结构简单，使用方便，安全可靠，可以方便采集工业现场的环境、能耗和设备运行参数；采集生态农业的土壤养分、温湿度和光照度等养植信息，在使用过程中既不破坏能源表原有结构，也无需经计量部门批准，不仅减轻了电力、燃气、水利等能源部门抄表人员的工作负担，又不会给居民用户增加不必要的经济负担。适合水文水情测报、水资源实时监测、灌区监测、环境监测、污染监测、城市供水、管网监测等市电供应难以达到的地方的数据采集与监测。\n附图说明\n[0028] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。\n[0029] 图1是以本实用新型为核心组成的远程数据采集系统模块框图。\n[0030] 图2是本实用新型的硬件模块示意图。\n[0031] 图3是本实用新型的软件结构流程图。\n具体实施方式\n[0032] 参见图1和图2所示，一种嵌入式能源数据采集器，包括主板和外壳，所述主板是嵌入式低功耗主板ARM8020，是intel公司的PXA270，高达520MHZ主频，整板功耗5W，是一款可由+5V，+12 电源供电的嵌入式应用型的的主机板，能够提供嵌入式操作系统运行所需的核心硬件资源。\n[0033] 所述主板上嵌有CPU、与CPU的I/O输入输出接口连接的数据采集模块和无线功能插件，所述数据采集模块是隔离RS-232转RS-485模块输入、RS-232标准输出或RS-485标准通讯速度自适应支持多种传输速率和数据格式隔离的数据采集模块。所述无线功能插件是Zigbee通讯插件、Wifi通讯插件或GPRS通讯插件。\n[0034] 所述CPU是基于WinCE操作系统、支持OPC-service数据规范及实时数据库、固化有数据采集通信协议，可作为能耗计量管理的数据中转站及初级管理平台。所述数据采集通信协议包括MODBUS通信协议、m-bus流量计量协议、DL645电力通信协议，所述MODBUS通信协议基于可采集各种开关量，仪表模拟信号的modbus工业数据总线。\n[0035] 通过数据采集模块直接采集能源数据采集终端仪表和现场设备中的信息数据并显示、保存的嵌入式处理器，所述外壳与人机界面的显示器连接，显示器连接显示器接口通过LCD控制器连接至CPU。所述外壳上有以下接口：与CPU连接、用于写入工作参数或输入操作命令的人机界面输入单元接口；所述人机界面输入单元接口是触摸屏接口或键盘接口，或者是键盘接口和鼠标接口；用于连接大容量数据存储设备的可扩展接口，所述可扩展接口是能存储不同格式的信息IDE接口和CF卡插座的一种或两种；通过通讯网络与监控站连接用的以太网口至少两个；用于连接能源数据采集终端的输入输出接口和电源接口；\n[0036] 基于WinCE 的嵌入式能耗数据采集器，主要根据远程配置参数，多点、多参数动态采集生产设备信息、环境信息以及操作人员信息，包括电流、电压、压力、产量、温度、湿度、班组号等，能源数据采集终端是电表、自来水表、煤气表、热水表、继电器、变送器、传感器、按钮开关、电动执行器、应变片、电阻或正交编码器。在远程数据采集系统中，利用高可靠性的TCP/IP 协议完成网络配置和采集数据的传输；利用嵌入式数据库（SQL Server CE）保存采集数据和服务器传送的远程配置文件；利用SQL Server CE 提供的数据自动备份，保证数据的完整性；利用嵌入汇编控制的硬件看门狗技术保证系统运行的高稳定性；利用可扩展的IDE接口可以保证大容量数据的存储。在整个系统中的监控站，主要负责与数据采集器通信，进行数据的接收、分析、处理、存储和监视，以及采集器配置文件的传输。\n[0037] 参见图3所示，一种嵌入式能源数据采集方法，包括以下步骤：步骤1，在人机界面配置串口参数；步骤2，载入现场设备数据列表；步骤3，初始化通信协议；所述步骤3包括以下步骤：步骤3.1，创建串口读线程；步骤3.2，创建opc数据查询；步骤3.3，分析现场数据存入sql数据库；3.4，更新opc服务器内容；步骤4，进入联动控制输出执行动作，启动电机或报警；步骤5，返回侦听循环。数据采集模块主要是通过嵌入式能源数据采集器的能源仪表中的温度、湿度、 压力传感器的环境信息，通过基于嵌入式WinCE 采集器的人机交互界面直接采集并显示保存。