技术领域
[0001] 本
发明涉及无线网络传输采集数据的多功能数据采集器，具体是针对建筑节能监测、
数据处理、诊断、上传的设备。
背景技术
[0002] 随着城市建设的飞速发展以及人们生活
水平的不断提高，城市大型公共建 筑的面积也在成倍增加，而大型公共建筑在日常运行过程中需耗费大量的水、 电、热、气等
能源。据调研结果显示，大型公共建筑仅在单位面积年耗电量这 项指标上就远高于普通居民住宅。
[0003] 相关调研结果表明，只占我国民用建筑面积4％的大型公共建筑，其总耗电 量却占民用建筑总用电量的22％。
[0004] 开展大型公共建筑节能工作的重要
基础是获取建筑能耗数据。通过对能耗 数据的分析可以了解某栋建筑的能耗状况及用能特点，这不仅能避免企业对建 筑进行盲目的节能改造，还能帮助政府从宏观上制定节能措施与目标，为政府 制定节能政策、法规提供了数据支持。通过构建能耗监测系统，可实现实时、 准确、可靠地采集一个城市或地区的建筑能耗数据，为有效的对公共建筑实行 能耗监督以及制定相关合理的节能管理对策提供详实的数据基础。
[0005] 大型公共建筑的能耗监测一般可分为两个过程：能耗数据的采集和能耗数 据的分析反馈。其中，能耗数据的采集由能耗数据采集设备以及计量基表共同 完成，能耗数据的分析反馈一般在远离被监测
建筑物的远程
数据中心完成。大 型公共建筑的能耗一般包括用水、电、气、热等能耗分项，各能耗分项的计量 由安装在建筑内的远传计量基表来完成。远传计量基表记录下的能耗数据由能 耗数据采集设备采集，然后能耗数据设备将采集到数据进行处理，最后会将数 据传输至远程数据中心，数据中心在收到数据后将其存入
数据库，并根据能耗 数据绘制实时能耗曲线等，将数据友好的展示给工作人员，工作人员根据能耗 监测系统提供的数据基础，便可分析某栋建筑能耗状况、用能特点，通过统计 和分析帮助政府从宏观上制定节能措施与目标。
[0006] 现有的无线网络传输采集数据的多功能数据采集器
信号采集一般为：通过 RS485方式采集，在采集器内部做数据的处理，然后通过TCP/IP以太网方式上 传至
服务器，而且所传服务器单一、
传感器、仪表支持通讯方式单一、不具备 断点续传、故障诊断、透明转发等功能。
[0007] 有鉴于上述的
缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种无线网络 传输采集数据的多功能数据采集器，使其更具有产业上的利用价值。
[0008]
发明内容
[0009] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种应用于能耗监测系统的数据采集器，功能设置合理实用，为数据的采集与保存提供了可靠的保证的无线网络传输采集数据的多功能数据采集器。
[0010] 本发明无线网络传输采集数据的多功能数据采集器，包括中央处理单元，与所述中央处理单元通信连接的用于采集建筑的能源、能耗监测数据的数据采集模
块以及用于将采集建筑的能源、能耗监测数据输出的网络传输模块以及SD卡存储模块，还包括为所述的采集器进行供电的电源模块。
[0011] 进一步的，
中央处理器单元为芯片AM3352，该芯片串口包括：两个
控制器局域网端口(CAN)6个UART，两个McASPI，两个McSPI和三个I2C端口。
[0012] 进一步的，所述数据采集模块包括LORA无线
电路以及RS485通信电路，RS485通信电路为带MODBUS的4路，具有增强型带隔离485专用收发器RSM3485。
[0013] 进一步的，网络传输模块包括遵循TCP/IP以太网协议的网络芯片的电路以及GPRS电路，所述网络芯片型号为DP83848K。
[0014] 进一步的，中央处理单元还通信连接有满足现场设备的调试和生产调试，系统升级的串口通信电路，电平转换芯片采用SP3232，它内部有一个高效的电荷
泵，工作
电压为3.3V时只需0.1μF电容就可进行操作。
[0015] 进一步的，中央处理单元还通信连接有保证无线网络传输采集数据的多功能数据采集器和服务器时间的一致性的
硬件时钟(RTC)电路。
[0016] 借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
[0017] 本发明所使用的无线数据下采上传有效的解决了老式建筑的施工布线问题，为工程的实时、安装、数据传输便捷性，节省了人
力、物力和财力。
[0018] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照
说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳
实施例并配合
附图详细说明如后。
附图说明
[0020] 图2为RS485通信电路的电路图；
[0021] 图3为网络芯片的电路图；
[0022] 图4为SD卡存储模块的电路图；
[0023] 图5为GPRS电路的电路图；
[0024] 图6为LORA电路的电路图；
[0025] 图7为串口通信的电路图；
[0026] 图8为电源电路的电路图；
[0027] 图9为RTC电路的电路图。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0029] 参见图1至图9，本发明一较佳实施例所述的一种无线网络传输采集数据的 多功能数据采集器，包括中央处理单元，与所述中央处理单元通信连接的用于 采集建筑的能源、能耗监测数据的数据采集模块以及用于将采集建筑的能源、 能耗监测数据输出的网络传输模块以及SD卡存储模块，还包括为所述的采集器 进行供电的电源模块。
[0030] 本实施例中，无线网络传输采集数据的多功能数据采集器，是针对建筑节能监测、数据处理、诊断、上传的设备，包括MCU核心处理器，核心处理器上连通有数据
存储器、数据采集
接口、串口
通信接口、网络接口及无线通信接口。本实施例的应用于能耗监测系统的数据采集器，功能设置合理实用，为数据的采集与保存提供了可靠的保证。
[0031] 本设备数据的处理、分析、诊断、存储是中央处理单元，采用AM3352芯片，crotex-A8
内核。
[0032] 图1所示为整机
框架系统拓扑图，本机有电源模块、中央处理单元模块、硬件时钟、数据存储、RS485采集、LORA采集和TCP/IP、GPRS数据传输模块组成。
[0033] 中央处理器单元电路，采用TI公司的AM3352，该芯片是基于Crotex-A8内核，最高主频达到800M，支持双倍速率同步动态随机存储器DDR2、DDR3支持通用存储器(NAND，NOR，SRAM等)支持高达16位ECCSGX5303D图形引擎。LCD控制器可编程实时单元和工业用通信子系统，具有两个集成物理层的USB2.0高速OTG端口，支持最多两个端口的10/100/1000以太网交换机。串口包括：两个控制器局域网端口(CAN)6个UART，两个McASPI，两个McSPI和三个I2C端口。目前是TI公司产品
定位最明确的工业级处理器，广泛应用于工业控制、医疗
电子、节能环保、智能交通、能源节能、电力系统、通讯系统。为了便于集成化和调试维护方便，本设计以AM3352为核心加以周边主要的辅助器件，做成了一个核心板，从图中可以看出，板子搭载了电源管理模块、256M的NAND FLASH、128M DDR2、串行接口、网络接口、下载调试接口和辅助的时钟、复位模块。
[0034] 图2所示为RS485通讯电路，遵循MODBUS协议，AM3352的UART提供了六个独立的异步串行接口。它们都可工作在DMA方式或中断方式，支持奇偶校验，1位或2位停止位，5、6、7、8位数据传输宽度以及可编程波特率。其中只有UART0和UART1具备握手信号RTS和CTS。本系统将UART0、UART1转换为RS232标准三线制接口,将UART2转换为RS485标准三线制接口。
RS485电路设计为带MODBUS的4路，采用具有增强型带隔离485专用收发器RSM3485。
[0035] 图3为网络芯片的电路，遵循TCP/IP以太网协议，该设备采用的数据传输方式是以太网形式，因此需要提供网络服务.以太网芯片选用DP83848K，一款完全集成的和符合成本效益的，单芯片快速以太网MAC控制器。其具有一个一般处理接口，一个10/100M自适应的PHY和4K DWORD值的SRAM。DM9000AE的Index端口的地址是0x10000000，Data端口的地址是0x10000002，驱动程序中只以这两个物理地址
访问DM9000AE。DM9000AE具有收发线对自适应功能，收发线对可以自动翻翻转为正确连接方式，也就是用交叉线和对等线都可以。
[0036] 图4为SD卡存储模块的电路，实现历史数据、实时数据的存储，最大兼容32G。
[0037] SD卡有两种工作模式：SPI总线模式和SD总线模式，两种模式
下管脚的定义以及数据传输的协议都有所不同。SPI工作模式数据传输比较简单，使用单数据传输线，速率较低，而SD工作模式可用4条数据传输线并行传输，速率较高，但传输协议相对复杂。由于AM335X芯片集成了SD总线模式接口，因此采选用SD模式即简化了设计又提高了数据传输速度，在SD卡中数据可直接以物理形式进行存储(直接访问物理扇区)，也可以以文件形式进行存储。前者的逻辑性较差，对数据的查询比较复杂，对SD卡的利用率也比较低，而后者逻辑性强，方便对数据进行各种管理。本项目以文件形式对数据进行存储。
[0038] 目前对SD卡进行格式化时所选择的文件系统一般为FAT32格式，FAT(文件分配表)是一种常见的文件系统，而FAT32是目前FAT系列中功能最强大的版本，FAT32每个簇只有4KB大小，克服了FATl6单簇容量大以致磁盘空间浪费的缺点，大大的提高了存储效率。
[0039] 图5为GPRS电路，实现数据的无线转发、透传，可以满足四台服务器的透明转发，方便的解决了特殊环境下没有以太网的限制。
[0040] 图6为无线LORA电路，充分满足复杂环境下的工程实施、安装、布线的困难，实现了楼宇、建筑之间的数据无线采集上传，保证复杂环境下的数据稳定、穿透力强。
[0041] 图7为串口通信电路。该电路可满足现场设备的调试和生产调试，系统升级所使用。
[0042] 电平转换芯片采用SP3232，它内部有一个高效的
电荷泵，工作电压为3.3V时只需0.1μF电容就可进行操作。电荷泵允许SP3232在+3.3V到+5.0V内的某个电压下发送符合RS-
232C的信号。SP3232器件内部的ESD保护使得
驱动器和接收器的管脚可承受±15kV人体放电和气隙放电。SP3232器件包含一种低功耗关断模式，该模式下器件的驱动器输出和电荷泵被禁止。关断状态下，电源
电流低于1μA。
[0043] 图8为电源电路。电源电路提供了5V和3.3V两路电源输出，供中央处理单元模块和其他相关电路的使用，9～12V直流电源输入，完全满足任何场合环境下的使用。
[0044] 图9为硬件时钟(RTC)电路，是保证无线网络传输采集数据的多功能数据采集器和服务器时间的一致性，充分保证数据的准确性。
[0045] 本发明的工作原理如下：无线网络传输采集数据的多功能数据采集器内嵌Linux
操作系统，系统上电首先启动UBOOT和内核，然后加载文件系统，通过RS485或者LORA方式将采集到的信号送到中央处理单元做相应的处理、诊断然后通过以太网或者GPRS方式上传
指定的服务器。
[0046] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
