[发明专利]微功耗多功能集成数据采集单元

说明书

本发明公开一种高集成度、方便更换维修安装、高防护等级的微功耗多功能集成数据采集单元，它包括微功耗数据采集器、模拟信号扩展模块、RS485信号扩展模块微功耗数据采集器通过IDC灰排线和IDC插座将模拟信号扩展模块与RS485信号扩展模块级联，并通过10W/18V太阳能电池板对锂电池进行充电；微功耗数据采集器通过信号开关对4～20mA信号调理模块和±10V电压信号调理模块的切换，实现一个通道能够测量多种物理量的功能；RS485防护电路接口通过RS485信号共模滤波器与微功耗数据采集器的非隔离RS485对内接口进行通信；微控制器通过全隔离RS485对外接口与DTU数传模块与云服务器进行通信。

技术领域

本发明涉及土木工程领域，应用于结构安全健康监测行业，尤其涉及一种微功耗多功能集成数据采集单元。

背景技术

近一两年以来，特长、大型桥梁除了需要进行部署健康监测系统外，目前很多城市和省道中小型桥梁健康监测需求也增多起来，一方面，中小型桥梁属于易忽视桥梁，甚至养护盲区桥梁。另一方面，中小型桥梁，数量众多，分布分散，很难承担起来完整监测系统造价，那么这种情况下，中小桥梁的针对性解决方案，或者说功能模块化的解决方案，可能是目前的一个比较符合实际情况的解决方案。

而现有的中小桥梁解决方案主要存在以下问题：

1、采集设备功能单一，外形尺寸大，供电外置分散，如果要装配采集箱，由于需要组合导致防护箱体积大，箱体内部布置难以规范标准统一，产品生产必须每次根据项目不同临时装配采集防护箱，供货效率低，质量难以把控。

2、集成传输采用集中模式，施工布线距离过大，在一些稍长的桥梁上施工过于繁琐，效率不高，集中模式还可能因DTU或者供电问题导致整体系统失效。

3、数据采集模块更换测试困难；主要体现在产品后期维护的过程中，当需要更换采集模块时，拆卸与安装十分困难，给现场技术人员带来了极大的困难。同时在现场测试以及传感器接线都非常不便，现场测试必须携带电脑或让远端网络在线人员协助查看数据，增加了不必要的步骤。

4、数据采集模块集成度不高，体积庞大，功能单一；当前数据采集箱内模块布局不是很合理，浪费了一些不必要的空间导致采集箱体积庞大，且功能单一。

5、数据采集仪发生问题后基本上是需更换整台采集设备，也没有现场维修测试的便利性条件；现场设备维护当需要更换采集设备时，是整台设备更换，更换后设备存储、设备信息都要重新刷新，增加了系统维护成本。

6、数据采集箱内走线布置不规范，调试困难；走线混乱，容易导致线缆接错也给接线人员带来一定的困扰。

7、数据采集箱生产组装过程繁琐；采集箱生产流程较复杂，消耗了不必要的人力物力，重复性测试工作较多。

8、数据采集箱防水、防尘、防潮、防雷击效果差。

9、无故障自诊断，不便于技术人员排查问题。当前产品测试和问题判断完全依靠测试人员主动排查，对测试人员要求太高，人机交互性也高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种高集成度、方便更换维修安装、高防护等级的微功耗多功能集成数据采集单元。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：