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一种兼容性强的 传感器 信号监测转换 数据采集器

阅读：1发布：2022-08-05

专利汇可以提供一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，包含与单片机控制单元分别相连接的上行通信单元、下行通信单元、存储模块、显示模块、声光报警模块和继电器输出模块；下行通信单元内设置有4~20mA 电流采样输入模块。本实用新型对传感器输出数字信号支持485通信或无线通信，和对传感器输出模拟信号为4~20mA电流模拟量的情况，都能兼容通信，适用于不同厂家的传感器，或同一厂家的不同通信方式的传感器，使设备选型的灵活，兼容性好，便于设备维护和更新。，下面是一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，其特征在于，包含与单片机控制单元分别相连接的上行通信单元、下行通信单元、存储模块、显示模块、声光报警模块和继电器输出模块；所述下行通信单元内设置有4 20mA电流采样输入模块。
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2.根据权利要求1所述的一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，其特征在于，所述单片机控制单元基于工业级32位MCU 硬件平台和μC/OS-II实时操作系统。
3.根据权利要求1所述的一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，其特征在于，所述上行通信单元包括以下四种通信方式：RS485通信，GPRS通信，以太网通信和光纤通信，其通讯协议为Modbus-RTU或Modbus-TCP。
4.根据权利要求1所述的一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，其特征在于，所述下行通信单元的无线通信模块为230MHz、433MHz、915MHz、2.4GHz任一频段，使用RS485通信，其通讯协议为Modbus-RTU。
5.根据权利要求1所述的一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，其特征在于，所述4 20mA电流采样输入模块为通道隔离模拟量采集，采用满量程通道隔离、全差分输~
入设计，与传感器的模拟信号输出回路连接，当接入的传感器的电流在4 20mA范围的，才经~
过4 20mA电流采样输入模块。
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6.根据权利要求1所述的一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，其特征在于，所述存储模块包括有大容量存储器，并支持TF卡存储和Flash扩展存储功能，并支持大容量存储器与扩展存储卡数据双备份功能。
7.根据权利要求1所述的一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，其特征在于，所述显示模块支持组态软件编程，包括有TFT彩屏。
8.根据权利要求1所述的一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，其特征在于，所述声光报警模块包括有一体化声光报警器，当单片机控制单元检测到某个传感器超过设定阀值，启动声光报警器，报警音量为60分贝。
9.根据权利要求1所述的一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，其特征在于，所述继电器输出模块支持4组继电器输出，额定负载AC250V 5A 或DC30V 5A。

说明书全文

一种兼容性强的传感器 信号监测转换 数据采集器

技术领域

[0001] 本实用新型涉及综合管廊技术领域，具体涉及一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器。

背景技术

[0002] 地下综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道，被称为“城市的主动脉”。据综合管廊按防火设计要求，管廊每隔200米设置一个防火分区，采用防火墙和防门分隔，各分区内设独立风机，集水坑排水泵，逃生口等。当分区内遇到给水或污水管道爆裂、内部的电缆或电力设施发热自燃、燃气管道破损导致燃气泄漏等情况发生时，若现有传感器无法及时、精准的将数据上传至数据采集器实现设备联动控制；或采集器未及时上报监控中心报警，提示值班人员采集相应措施；均会导致地下管廊内部水淹、起火、结构破坏。当维护作业人员，在未了解管廊环境是否安全，贸然入管廊作业或者在作业过程中未及时发现管廊环境危险变化时，都会导致缺氧、中毒、起火现象，造成安全事故发生。亟需一种通信及时、可靠传输的数据采集器，有效对管廊内各传感器数据进行采集、整理、通信，对事故提前预警及现场报警，启动应急措施，提示现场人员安全撤离，保障管廊的安全运维。

[0003] 现有综合管廊的传感器监测及采集器数据上下行通信只支持其中一种通信方式（如上行通信为以太网通信方式，下行通信为RS485通信方式），不能有效兼容市面上各种规格的传感器，导致采集器可选择接入设备类型单一、灵活型差。而且现有采集器不带液晶屏显示和声光报警功能，无法直观显示报警数据，无法实时声光报警，不能及时提醒维护作业人员安全撤离。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的是提供一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，以解决可选择接入设备类型单一、灵活型差、不带液晶屏显示和声光报警功能，无法直观显示报警数据，无法实时声光报警，不能及时提醒维护作业人员安全撤离的问题。

[0005] 本实用新型是这样实现的，一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，包含与单片机控制单元分别相连接的上行通信单元、下行通信单元、存储模块、显示模块、声光报警模块和继电器输出模块；所述下行通信单元内设置有4 20mA电流采样输入模块。~

[0006] 进一步的，所述单片机控制单元基于工业级32位MCU 硬件平台和μC/OS-II实时操作系统。

[0007] 进一步的，所述上行通信单元包括以下四种通信方式：RS485通信，GPRS通信，以太网通信和光纤通信，其通讯协议为Modbus-RTU或Modbus-TCP。

[0008] 进一步的，所述下行通信单元的无线通信模块为230MHz、433MHz、915MHz、2.4GHz任一频段，使用RS485通信，其通讯协议为Modbus-RTU。

[0009] 进一步的，所述4 20mA电流采样输入模块为通道隔离模拟量采集，采用满量程通~道隔离、全差分输入设计，与传感器的模拟信号输出回路连接，当接入的传感器的电流在4~
20mA范围的，才经过4 20mA电流采样输入模块。
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[0010] 进一步的，所述存储模块包括有大容量存储器，并支持TF卡存储和Flash扩展存储功能，并支持大容量存储器与扩展存储卡数据双备份功能。

[0011] 进一步的，所述显示模块支持组态软件编程，包括有TFT彩屏。

[0012] 进一步的，所述声光报警模块包括有一体化声光报警器，当单片机控制单元检测到某个传感器超过设定阀值，启动声光报警器，报警音量为60分贝。

[0013] 进一步的，所述继电器输出模块支持4组继电器输出，额定负载AC250V 5A 或DC30V 5A。

[0014] 本实用新型的有益效果是：

[0015] 1.对传感器输出数字信号支持485通信或无线通信，和对传感器输出模拟信号为420mA电流模拟量的情况，都能兼容通信，适用于不同厂家的传感器，或同一厂家的不同通~
信方式的传感器，使设备选型的灵活，兼容性好，便于设备维护和更新。

[0016] 2.采用监控中心平台统一的通信协议对所采集传感器的数据打包、封装、存储，该采集器与监控中心通信可支持四种通信方式并行通信，互为备用通信方式，保证在其中一路通信链路故障情况下，由其他数据链路通信，保障通信可靠性，高效性。

[0017] 3.显示模块的液晶显示屏支持数据显示和查询功能，声光报警模块连接的声光报警器支持紧急情况下的报警功能，为运营维护提供便利。附图说明

[0018] 图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

[0019] 下面结合实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明：

[0020] 如图1所示，一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器，包含与单片机控制单元分别相连接的上行通信单元、下行通信单元、存储模块、显示模块、声光报警模块和继电器输出模块；下行通信单元内设置有420mA电流采样输入模块；单片机控制单元基于工业级32位MCU硬件平台和μC/OS-II实时操~
作系统；上行通信单元包括以下四种通信方式：RS485通信，GPRS通信，以太网通信和光纤通信，其通讯协议为Modbus-RTU或Modbus-TCP。

[0021] 下行通信单元的无线通信模块为230MHz、433MHz、915MHz、2.4GHz任一频段，使用RS485通信，其通讯协议为Modbus-RTU；4 20mA电流采样输入模块为通道隔离模拟量采集，~采用满量程通道隔离、全差分输入设计，与传感器的模拟信号输出回路连接，当接入的传感器的电流在4 20mA范围的，才经过4 20mA电流采样输入模块。；可连接硫化氢气体探测器、~ ~
氧气气体探测器、甲烷气体探测器、温湿度传感器和液位传感器；

[0022] 存储模块包括有大容量存储器，并支持TF卡存储和Flash扩展存储功能，并支持大容量存储器与扩展存储卡数据双备份功能；显示模块支持组态软件编程，包括有TFT彩屏；声光报警模块包括有一体化声光报警器，当单片机控制单元检测到某个传感器超过设定阀值，启动声光报警器，报警音量为60分贝。

[0023] 继电器输出模块支持4组继电器输出，额定负载AC250V 5A 或DC30V 5A，分别连接有一号风机、二号风机、一号水泵和二号水泵。

[0024] 硫化氢气体探测器：采样原理为电化学式，取样方式为扩散式，测量范围为0~100PPM，工作电源为24VDC，指示精度为各指示浓度的±0.1PPM。通信方式可选RS485或无线通信，或支持4 20mA电流信号输出。
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[0025] 甲烷气体探测器：采样原理为催化助燃式，取样方式为扩散式，测量范围为0 100%~LEL，工作电源为24VDC，指示精度为各指示浓度的±3%LEL。通信方式可选RS485或无线通信，或支持4 20mA电流信号输出。
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[0026] 氧气气体探测器：采样原理为隔膜电流电池式，取样方式为扩散式，工作电源为24VDC，测量范围为0 40vol%，指示精度为各指示浓度的±0.7vol%。通信方式可选RS485或~
无线通信，或支持4 20mA电流信号输出。
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[0027] 温湿度传感器：采样原理为热感应及湿敏感应式，工作电源为24VDC，温度范围-2060℃；湿度范围为0-100%RH。通信方式可选RS485或无线通信，或支持4 20mA电流信号输~ ~
出。

[0028] 液位传感器：采样原理为压力感应式，工作电源为24VDC，测量范围0 5m。通信方式~可选RS485或无线通信，或支持4 20mA电流信号输出。
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[0029] 硫化氢气体探测器、温湿度传感器，甲烷气体探测器和氧气气体探测器应设置在每个区段的每个仓内的通风最不利处（一般为通风区间的中间部位），各安装1套。液位传感器安装于每个区段的集水坑附近，每个集水坑安装1套。

[0030] 一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器放置于每个区间的逃生口附近，离地1.5米支架安装，可同时接入32台传感器等设备；氧气气体探测器距地1.5米壁装，无线温湿度传感器距地1.4米壁装。硫化氢气体探测器距地0.3米壁装。甲烷气体探测器顶面居中距顶0.3米吸顶安装。液位传感器顶面地0.3米壁装，液位探头固定安装于集水坑最底部。

[0031] 一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器与硫化氢气体探测器、温湿度传感器、甲烷气体探测器、氧气气体探测器、液位传感器通过无线或RS485通信，读取采样数据；该采集器亦可通过4 20mA电流采样输入模块对各传感器输出的4 20mA电流信号进行采~ ~样，通过该采集器的单片机控制单元计算出各传感器的数值；该采集器与传感器的数据采集方式，依据现场采集器与传感器的实际连接方式。

[0032] 一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器通过液晶显示模块，显示当前分区的氧气百分比含量、温/湿度、硫化氢气体浓度、甲烷气体浓度、集水坑液位等信息，以便分析、报警等；当某段防火区氧气含量过低，或温度过高，或湿度高，甲烷浓度过高，硫化氢浓度过高时，该采集器发出声光报警，同时该采集器的继电器输出模块自动启动该区段的通风设备，强制换气，当采集器监测到的各项指标正常后，可自动停止通风风机工作。

[0033] 当某段防火区的集水坑液位，液位过高，该采集器发出声光报警，该采集器继电器输出模块自动启动该集水坑排水泵。当液位下降到报警高度以下，可停止水泵运行；一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器将监测的传感器实时数据，及报警数据及继电器输出数据传送至监控中心计算机。监控中心可根据需要，可发送指令给该采集器，直接启动声光报警器，或控制水泵及风机的运行。

[0034] 一种兼容性强的传感器信号监测转换数据采集器的存储模块，可存储一个月内的各个报警器的报警记录和数据曲线记录，TF存储卡支持热插拨，并可在监控中心计算机离线读取报警记录和数据曲线记录。

[0035] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为在本实用新型的保护范围之内。

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