本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器，尤其是多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

對(duì)于分布式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，例如SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，其通信系統(tǒng)的建設(shè)十分關(guān)鍵，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到系統(tǒng)的功能、性能、造價(jià)等。近些年來，隨著3G/4G無線移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)覆蓋范圍的擴(kuò)大，及使用費(fèi)率的下調(diào)，使得基于3G/4G無線數(shù)據(jù)通信成為分布式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的一種可選通信手段。時(shí)至今日，基于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的遠(yuǎn)方控制與數(shù)據(jù)采集終端依然大量使用標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口(RS232/RS485)作為其通信接口，與控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，輸出維護(hù)數(shù)據(jù)等。

因此，基于這樣的現(xiàn)狀，開發(fā)一種基于3G/4G無線數(shù)據(jù)通信，并針對(duì)分布式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)通信組網(wǎng)特點(diǎn)的終端數(shù)據(jù)通信單元模塊，實(shí)現(xiàn)終端標(biāo)準(zhǔn)串行通信與無線數(shù)據(jù)通信間的協(xié)議互換(在線功能)，以及終端數(shù)據(jù)的緩存/轉(zhuǎn)存等功能(離線功能)，將具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前，市場(chǎng)上已出現(xiàn)能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)串行通信(RS232/RS485)與3G/4G無線數(shù)據(jù)通信進(jìn)行協(xié)議互換的路由器(Router)產(chǎn)品。但是此類路由器產(chǎn)品還有如下缺點(diǎn)：

（1）、不支持應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)二級(jí)組網(wǎng)功能，所有終端都必須通過路由器與中心相連，系統(tǒng)造價(jià)高；

（2）、不支持終端數(shù)據(jù)的緩存/轉(zhuǎn)存等離線功能，一旦3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，終端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，無法對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)，不利于設(shè)備的運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

可以看出，目前市場(chǎng)上的同類路由器產(chǎn)品僅能適用于一些對(duì)系統(tǒng)造價(jià)不太敏感，且不要求離線功能的應(yīng)用系統(tǒng)，例如銀行的遠(yuǎn)程POS機(jī)交易系統(tǒng)?；谏鲜鋈毕荩毙枰环N功能更加多樣化的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決目前數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器不支持終端數(shù)據(jù)的緩存/轉(zhuǎn)存等離線功能等缺陷，也為日后實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)二級(jí)組網(wǎng)功能的研發(fā)打下基礎(chǔ)，本實(shí)用新型提供了一種多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器，所述數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器基于Linux操作系統(tǒng)，包括主處理器單元，所述主處理器單元包括I/O接口、通信單元接口、I² C總線接口、UART接口、SDRAM接口、SROM接口、USB接口，其中，所述UART接口與4路UART單元相連，所述4路UART單元包括由大規(guī)模集成電路芯片組成的4路標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口，所述4路標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口與RS485/232電平轉(zhuǎn)換單元相連接，實(shí)現(xiàn)RS232與RS485之間的電平轉(zhuǎn)換；所述I² C總線接口包括基于I² C總線的擴(kuò)展接口，所述對(duì)外擴(kuò)展接口與I² C總線串行接口單元連接；。進(jìn)而不僅能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)串行通信與3G/4G無線數(shù)據(jù)通信進(jìn)行協(xié)議互換，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)二級(jí)組網(wǎng)功能，還支持終端數(shù)據(jù)的緩存/轉(zhuǎn)存等離線功能，一旦3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，終端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)將以文件形式被保存。

進(jìn)一步地，所述4路UART單元為由大規(guī)模集成電路芯片組成的4個(gè)UART接口，分別與主處理單元和RS485/232電平轉(zhuǎn)換單元連接。

進(jìn)一步地，所述I/O接口有3個(gè)，分別與DIP、LED、SIM連接。

進(jìn)一步地，SDRAM接口連接SDRAM、所述SROM接口連接Flash。

進(jìn)一步地，還包括電源管理單元，所述電源管理單元通過USB Host與USB接口連接。

進(jìn)一步地，所述電源管理單元外接電壓為+5-9V。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器在線的數(shù)據(jù)采集指標(biāo)如下：

系統(tǒng)組網(wǎng)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)：65535；實(shí)時(shí)傳輸模式下最大通信延時(shí)：小于1秒；采集器直連串行接口數(shù)：4；最大現(xiàn)場(chǎng)總線串行接口擴(kuò)展單元數(shù)：4；直連串行接口最大數(shù)據(jù)采集速率：大于100K；擴(kuò)展串行接口最大數(shù)據(jù)采集速率：大于30K。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器離線的數(shù)據(jù)采集指標(biāo)如下：

數(shù)據(jù)最長(zhǎng)保存時(shí)間：?jiǎn)温方K端數(shù)據(jù)大于30天；終端數(shù)據(jù)人工采集方式：非接觸或USB，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)終端數(shù)據(jù)的緩存/轉(zhuǎn)存等離線功能，工作人員可以通過非接觸方式(WiFi) 或 USB方式取回分析，充分支持許多應(yīng)用（如設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)）對(duì)于終端數(shù)據(jù)的離線功能要求。

本實(shí)用新型的多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器具有如下有益效果：

（1）利用了當(dāng)前最為成熟的嵌入式硬件/軟件系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)串行通信與3G/4G無線數(shù)據(jù)通信進(jìn)行協(xié)議互換，并實(shí)現(xiàn)中心與終端間的透明數(shù)據(jù)交換；

（2）通過設(shè)置I² C總線擴(kuò)展接口，為日后根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)二次組網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)靈活的分布式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)，打下基礎(chǔ)；

（3）支持終端數(shù)據(jù)的緩存/轉(zhuǎn)存等離線功能，一旦3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，終端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)將以文件形式被保存，并可由工作人員通過非接觸方式(WiFi) 或 USB方式取回分析，這樣，就可以記錄并存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行的異常情況，進(jìn)而達(dá)到一個(gè)設(shè)備溯源的效果，是設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)采集與分析、設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)的基礎(chǔ)設(shè)備。

附圖說明

圖1是多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器的模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖；

圖3是多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器在線工作模式示意圖；

圖4是多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器離線工作模式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型一部分實(shí)例，而不是全部的實(shí)例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本實(shí)施例的一種多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器，包括主處理器單元，所述主處理器單元包括I/O接口、通信單元接口、I² C總線接口、UART接口、SDRAM接口、SROM接口、USB接口，其中，所述UART接口與4路UART單元相連，所述4路UART單元包括由大規(guī)模集成電路芯片組成的4路標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口；所述4路標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口與RS485/232電平轉(zhuǎn)換單元相連接，實(shí)現(xiàn)RS232與RS485之間的電平轉(zhuǎn)換。所述I² C總線接口包括基于I² C總線的擴(kuò)展接口，所述擴(kuò)展接口與I² C總線串行接口單元連接，作為組建二級(jí)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)；所述數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器基于Linux操作系統(tǒng)。

所述主處理器單元包括3個(gè)I/O接口，3個(gè)I/O接口分別與DIP、LED、SIM連接，SDRAM接口連接SDRAM、所述SROM接口連接Flash，還包括電源管理單元，所述電源管理單元通過USB Host與USB接口連接。

如圖2所示，使用本實(shí)用新型的兩個(gè)多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器a、b進(jìn)行系統(tǒng)組網(wǎng)，支持終端標(biāo)準(zhǔn)串行通信與無線數(shù)據(jù)通信間的在線協(xié)議互換，并實(shí)現(xiàn)中心與終端間的透明數(shù)據(jù)交換，多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器a的4個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口分別連接用戶終端a1至a4，多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器b的4個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口分別連接用戶終端b1至b4。當(dāng)用戶需要增加監(jiān)測(cè)終端數(shù)量時(shí)，可通過多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器b上的I² C總線擴(kuò)展接口與I² C總線串行接口單元連接，將新擴(kuò)展的4個(gè)串行通信接口連接用戶終端c1至c4，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)二級(jí)組網(wǎng)功能。

如圖3所示，本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器在線工作模式與目前市場(chǎng)上的同類路由器產(chǎn)品相似，當(dāng)多功能數(shù)據(jù)采集器僅連接一臺(tái)用戶終端時(shí)，可通過系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行全網(wǎng)地址設(shè)定，每臺(tái)數(shù)據(jù)采集器在全網(wǎng)擁有唯一的IP地址。此時(shí)數(shù)據(jù)采集器與其它同類路由器產(chǎn)品具有完全相同的功能。

當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，尤其是日后數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行二級(jí)組網(wǎng)后，則需要對(duì)該數(shù)據(jù)采集器設(shè)置二級(jí)組網(wǎng)時(shí)所使用的串行通信端口號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有用戶終端的唯一尋址，也就是說，用戶需要在現(xiàn)場(chǎng)新增終端，僅需將其接入數(shù)據(jù)采集器其它未使用串行通信端口即可，所有路由功能都由數(shù)據(jù)采集器自動(dòng)完成，對(duì)用戶數(shù)據(jù)完全透明。

數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器在線的數(shù)據(jù)采集指標(biāo)如下：

系統(tǒng)組網(wǎng)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)：65535；實(shí)時(shí)傳輸模式下最大通信延時(shí)：小于1秒；采集器直連串行接口數(shù)：4；直連串行接口最大數(shù)據(jù)采集速率：大于100K；擴(kuò)展串行接口最大數(shù)據(jù)采集速率：大于30K。

如圖4所示，本實(shí)用新型的多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器可以根據(jù)應(yīng)用需要工作在離線模式，或工作在在線模式但3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的情形，由于多功能數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器開發(fā)基于Linux操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集器將自動(dòng)以文件形式保存所有串行通信端口上接收到的終端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可自動(dòng)識(shí)別工作人員專用WiFi連接，上傳數(shù)據(jù)文件；或?qū)?shù)據(jù)文件自動(dòng)保存至USB，由工作人員取回分析，進(jìn)而對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，。

數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)器離線的數(shù)據(jù)采集指標(biāo)是，數(shù)據(jù)最長(zhǎng)保存時(shí)間：?jiǎn)温方K端數(shù)據(jù)大于30天；終端數(shù)據(jù)人工采集方式：非接觸或USB。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。