[发明专利]一种物联网多通道高速数据采集系统

说明书

技术领域

本发明属于物联网前端数据采集及无线远程监控领域，涉及一种多通道高速数据采集系统。具体地说，涉及一种物联网多通道高速数据采集系统。

背景技术

随着信息技术的飞速发展以及物联网技术的广泛应用，各种数据的高速采集和实时处理成为现代工农业控制、电力、医药、化工、食品监测等领域必不可少的部分。物联网系统一般有三部分组成：数据采集、数据传输和智能处理。目前物联网的核心问题是前端的数据采集，物联网发展的关键因素之一是数据采集技术的突破和融合应用。数据采集进入的领域越来越复杂，对数据采集的速度和深度都有了更高的要求，传统的采集模式由于时钟频率较低，外设速度慢等缺点大大限制了数据采集的性能。

在高速数据采集领域，系统要求的采样速率高、采集精度高、数据传输量大，于是系统的抗干扰性、数据的传输速度和存储能力就成了系统构建必须克服的关键问题。数据采集涉及到的测量信号和信号源的类型越来越多，对测量的要求也越来越高，国内已有的数据测量和采集的系统，存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂，并且对测试环境要求较高等问题。第一，缺乏一种多类型传感器的、接口资源丰富的高速采集系统，数据采集系统无法满足多决策因素的物联网监控系统；第二，要得到监测对象某一接口类型传感器的数据信息，设计数据采集系统成本比较高、通用性差、开发周期长；第三，目前多传感器数据采集的开发，需要为每种传感器开发一套设备管理系统，代码编写重复率高，工作量大。

因此，需要研究一种高速，高精度，成本低廉，性能稳定，可靠性高，接口丰富，通用性强的前端多传感器数据高速采集装置，兼容感知层不同传感器的通讯方式，为应用层的业务扩展提供了接口，有效解决物联网中前端数据采集的核心技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种物联网多通道高速数据采集系统，克服了现有物联网前端数据高速采集存在的问题：一是提高了无线传感网络的稳定性和可靠性，降低采集节点本身采集、处理数据的计算能力，减少数据缓存空间。二是对多种接口类型的传感器物理量(如温度、湿度、压力、转速、位移、灰尘等)采样提供了丰富的资源接口，并能高速采集及处理数据信息。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种物联网多通道高速数据采集系统，包括无线传感网数据采集节点设备1、多通道高速数据采集及控制系统2、供电系统3。无线传感网数据采集节点设备1与多通道高速数据采集及控制系统2连接，通过串口进行通讯。

所述无线传感网数据采集节点设备1由JN5148无线微控制器组成，具有高性能、低功耗、通讯距离远、发射功率小、接收灵敏度高的优点。

所述多通道高速数据采集及控制系统2包括FPGA处理器20、8路独立模拟量高速采集接口21、4路独立模拟量高速输出控制接口22、4路SPI设备接口23、4路I₂C设备接口24、2路USB设备接口25、2路TTL设备接口26、2路RS232设备接口27、1路SD卡接口28、2路485通讯设备接口29。

其中，所述多通道高速数据采集及控制系统2的资源主要有：

1)所述FPGA处理器20采用FPGA核心板和扩展板组成。

2)所述8路独立模拟量高速采集接口21包括8路独立通道输入接口210、信号调理电路211、线性高速光耦212、高速AD转换芯片213。

3)所述4路独立模拟量高速输出控制接口22包括线性高速光耦220、高速DA转换芯片221、输出放大器222、4路独立通道输出接口223。

4)所述SPI设备接口23适用于倾角传感器、高分辨率气压传感器、加速度传感器等。

5)所述I₂C设备接口24适用于超声波传感器、数字罗盘、温湿度传感器等。

6)所述USB设备接口25适用于USB体温传感器等。

7)所述TTL设备接口26适用于霍尔测速传感器、光栅尺位移传感器等。

8)所述RS232设备接口27适用于三轴加速度倾角传感器、地磁传感器等。

9)所述SD卡接口28适用于数据的存储等。

10)所述485通讯设备接口29适用于风速传感器等。

所述供电系统3包括市电31、蓄电池32、UPS模块33、稳压模块34。采用市电31和蓄电池32两种模式供电，若市电输入正常时，UPS模块将市电稳压后向蓄电池充电，若市电中断(事故停电)时，UPS模块立即切换到蓄电池供电模式，同时UPS模块通常对电压过大和电压太低都提供保护措施。