CN105203151B - 一种工业物联网综合测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工业物联网综合测试仪，包括：一种工业物联网综合测试仪，所述工业物联网综合测试仪包括：主体箱和副体箱，主体箱包括平板电脑装置、Zigbee无线透传模块装置、设在主体箱上的主体箱供电电路装置、设在主体箱上的主体箱数据外设接口装置；副体箱包括数据采集终端RTU电路装置、电量模块装置、设在副体箱上的副体箱供电电路装置、设在副体箱上的副体箱数据外设接口装置、设在副体箱上的选配件装置。本发明工业物联网综合测试仪采用一机两体式和内嵌式，可以方便的采集包括钢铁、有色冶金、石油、化工、煤炭、电力、水利、环保节能、水处理、实验室等工业生产过程中的压力、温度、流量、功图、电量、物位等数据信息，并能将这些数据信息及时处理，做到对企业能源利用情况实时监控的功能。

Description

一种工业物联网综合测试仪

技术领域

本发明涉及一种工业物联网综合测试仪，尤其涉及一种方便快捷式的采集工业生产过程中，包括钢铁、有色冶金、石油、化工、煤炭、电力、水利、环保节能、水处理、实验室等现场智能仪表数据的仪器，集采集、处理、远传、分析、能耗计算等功能于一体的工业物联网综合测试仪。

背景技术

在工业生产过程当中，及时的对智能仪器仪表数据的采集、存储、处理，实现对企业能源利用状况进行实时、准确的动态监管具有非常重大的意义。下面介绍几种现有技术：

中国专利CN202711049U公开了一种物联网采集监控设备，包括一个主控CPU模块、一个GPRS模块和一个或者一个以上的传感器接口；所述主控CPU模块，其安装在所述物联网采集监控设备内部，用于存储和处理传感器采集到的数据，并将处理后的数据传送给所述GPRS模块；所述GPRS模块，其内置SIM卡，用于通过所述SIM卡实现远程无线传输功能；所述每个传感器接口，其均用于外接传感器，并将接收到的传感器数据传输给所述主控CPU模块。

中国专利CN203405822U公开了一种物联网数据采集终端以及数据采集***。该数据采集***设有条码扫描枪或键盘、串口服务器、显示器、物联网数据采集终端。该物联网数据采集终端的电源驱动模块为单片机模块、PS/2接口模块、485接口模块、第一232接口模块、第二232接口模块、单片机外接端口模块和USB接口模块供电，所述单片机模块通过PS/2接口模块、485接口模块、第一232接口模块、第二232接口模块或单片机外接端口与条码扫描枪和/或键盘、串口服务器、显示器、无线射频RFID阅读器和/或Zigbee采集器连接。

中国专利CN203057535U公开了一种物联网数据采集终端。具有中央处理模块，中央处理模块分别与AD转换接口、LED显示接口、FLASH存储模块和Zigbee无线传输模块连接。本发明物联网数据采集终端，通过外接各种温湿度、CO2浓度、音视频等传感器，组建无线传感网络，安装于农业种养殖、楼宇等场所，用于监控环境参数，并把采集的数据通过GPRS等有/无线网络发送到中心服务器，实现对物品和过程的智能化感知，并接收服务器下发的控制指令，转发到继电器等控制设施以实施远程自动控制。

中国专利CN102682585A公开了一种物联网数据采集器。它包括核心数据处理中心模块(1)、时钟模块(2)、看门狗模块(3)、数据采集模块(4)、数据存储模块(5)、网络传输模块(6)、JTAG调试模块(7)、LED指示模块(8)、电源供电模块(9)。本发明通过数据采集模块对建筑内各类用能(水、电、热、气)信息数据进行采集，通过数据存储模块将能耗信息数据有序地存储在SD卡中，最后通过以太网的TCP协议将数据上传至服务器数据中心。

中国专利CN202025218U公开了一种物联网数据采集终端机，包括单片机、温湿度检测模块、RFID电子标签读写模块、键盘输入模块、LED显示单元、CAN总线控制器，所述物联网数据采集终端机通过单片机与LED显示单元、键盘和RFID电子标签读写模块连接，并通过CAN总线控制器与终端控制器连接，所述终端控制器通过RS232接口与计算机连接。

上述现有技术普遍存在以下技术缺陷和不足：

在数据采集方面，上面的专利均未提到现场情况的特殊性，现场分无线表、有线表两种方式，无线表采取的通讯方式不同时，如何解决？需要同时采集无线和有线表数据时如何采集？在电源供电方面，上面的专利没有提到正常工作持续的时间以及采用何种电源供电方式；产品功耗大，操作时间长，电源供应能力不足，则导致产品的使用寿命短或后期维护困难；同时可能带来产品的稳定性降低。在数据信息处理方面，上面的专利均为提及到就地数据信息处理及对现场仪表标定的功能；在外扩性能方面，上面的专利均只针对同一工况情况下的数据采集信息，没有提及外扩性能，功能单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业物联网测试仪，来克服现有技术上述的缺陷和不足。

为达上述目的，本发明提供了一种工业物联网综合测试仪，所述工业物联网综合测试仪包括：主体箱和副体箱，主体箱包括平板电脑装置、Zigbee无线透传模块装置、设在主体箱上的主体箱供电电路装置、设在主体箱上的主体箱数据外设接口装置；副体箱包括数据采集终端RTU电路装置、电量模块装置、设在副体箱上的副体箱供电电路装置、设在副体箱上的副体箱数据外设接口装置、设在副体箱上的选配件装置；

所述平板电脑装置内嵌GPRS模块；

所述Zigbee无线透传模块装置，与所述平板电脑相连，采集外界具有同样Zigbee协议栈的数据信息，Zigbee无线透传模块可根据现场实际情况选择对应的协议栈模块，进而采集数据信息；

所述主体箱供电电路装置设有车载电源供电装置和锂电池供电装置；

所述主体箱数据外设接口装置设有USB口、千兆以太网接口、RS485接口、RS232接口、车载电源接口、GPRS天线外接口、Zigbee天线外接口；

所述主体箱数据外设接口装置与所述副体箱数据外设接口装置相连，用于采集数据信息；

所述数据采集终端RTU电路装置设有Zigbee收发装置、GPRS收发装置、模拟量数据采集装置；

所述电量模块装置，与所述数据采集终端RTU电路装置相连，所述电量模块装置包括三相电流接口外接装置、三相电压接口外接装置；所述三相电流接口外接装置，与所述电量模块装置相连，用于测量三相电流，所述三相电压接口外接装置，与所述电量模块装置相连，可测量三相四线制参考电压；

所述副体箱供电电路装置包括现场电源供电装置和副体箱锂电池供电装置；

所述副体箱数据外设接口装置设有USB接口、千兆以太网接口、RS485接口、外接电源接口、GPRS天线外接口、Zigbee天线外接口；

所述选配件装置包括压力表、示功仪。

进一步地，所述平板电脑装置用于接收、存储、处理数据；所述GPRS模块，与所述平板电脑相连，收发G网数据信息。

进一步地，所述主体箱供电电路装置包括：

车载电源供电装置，是所述测试仪主体箱提供电源，车载电源供电电压输入为9-30VDC；输出为12.6VDC，恒压恒流；

锂电池供电装置，是所述平板电脑的备用电源，当现场无电源可使用时，使用该电源，正常工作时间不小于6小时。

进一步地，所述主体箱数据外设接口装置包括：

USB接口，与所述平板电脑相连，可通过USB口与外接设备传输数据；

千兆以太网接口，与所述平板电脑相连，用于测试仪联网或与外设传输数据信息；

RS485接口，与所述平板电脑相连，可接收具有RS485通讯协议的外设数据信息；

RS232接口，与所述平板电脑相连，可接收具有RS232通讯协议的外设数据信息；

车载电源接口，与所述平板电脑相连，为主体箱提供电源外接形式接口；

GPRS天线外接口，与所述平板电脑相连，可将天线外置与车外，方便数据收发信息；

Zigbee天线外接口，与所述平板电脑相连，可将天线外置与车外，方便数据收发信息。

进一步地，所述数据采集终端RTU电路装置包括：

Zigbee收发装置，内嵌于与所述数据采集终端RTU电路装置，收发外界具有同样Zigbee协议栈的数据信息；

GPRS模块，内嵌于与所述数据采集终端RTU电路装置，收发G网数据信息；

模拟量数据采集装置，内嵌在所述数据采集终端RTU电路装置中，通过有线的方式采集模拟量数据信息。

进一步地，所述副体箱供电电路装置包括：

现场电源供电装置，为所述测试仪副体箱提供电源，电源供电电压为220VAC，输出电压为恒压恒流12.6VDC；

副体箱锂电池供电装置，是所述测试仪副体箱提供电源，当现场无电源可使用时，使用该电源，正常工作时间不小于8小时；

进一步地，所述副体箱数据外设接口装置包括：

USB接口，与所述数据采集终端RTU相连，可通过USB口与外接设备传输数据；

千兆以太网接口，与所述数据采集终端RTU相连，用于测试仪联网或与外设传输数据信息；

RS485接口，与所述数据采集终端RTU相连，可接收具有RS485通讯协议的外设数据信息；

外接电源接口，与所述数据采集终端RTU相连，为副体箱提供外接形式电源；

GPRS天线外接口，与所述数据采集终端RTU相连，可方便数据收发信息；

Zigbee天线外接口，与所述数据采集终端RTU相连，可方便数据收发信息。

本发明具有以下有益效果：采用一机两体式和内嵌式结构，方便快捷采集数据；在数据采集方面，可综合采集具有多种不同形式的无线或有线信号数据传输；在电源供电方面，采用主电源和备用电源的二者共存的方式，保证了电源的及时供给，在不同环境下的，综合利用电源，使测试仪的适应性能更强；兼容多种无线或有线数据采集方式，GPRS、Zigbee、以太网、RS232、RS485都能更好的适应了现场数据采集的环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的工业物联网测试仪的结构示意图；

图2为本发明工业物联网测试仪的主体箱结构示意图；

图3为本发明工业物联网测试仪的副体箱结构示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为工业物联网测试仪的结构示意图。如图所示，该物联网测试仪包括主体箱和副体箱，主体箱包括平板电脑装置、Zigbee无线透传模块装置、设在主体箱上的主体箱供电电路装置、设在主体箱上的主体箱数据外设接口装置；副体箱包括数据采集终端RTU电路装置、电量模块装置、设在副体箱上的副体箱供电电路装置、设在副体箱上的副体箱数据外设接口装置、设在副体箱上的选配件装置；

平板电脑装置，内嵌GPRS模块，收发G网数据信息；

Zigbee无线透传模块装置，与平板电脑相连，用于采集外界具有同样Zigbee协议栈的数据信息，同时Zigbee无线透传模块可根据现场实际情况选择对应的协议栈模块，进而采集数据信息；

主体箱供电电路装置包括车载电源供电装置和锂电池供电装置，车载电源供电装置，是测试仪主体箱提供电源，车载电源供电电压输入为9-30VDC；输出为12.6VDC，恒压恒流；锂电池供电装置，是平板电脑的备用电源，当现场无电源可使用时，使用该电源，正常工作时间不小于6小时。

如图2所示，主体箱的主要功能部件平板电脑装置需要连接至主体箱面板，方便用户使用，主体箱数据外设接口装置，拥有2个USB接口、2个千兆以太网接口、1个RS485接口、1个RS232接口、1个车载电源接口、1个GPRS天线外接口、1个Zigbee天线外接口；

数据采集终端RTU电路装置，包括Zigbee收发装置、GPRS收发装置、模拟量数据采集装置；

电量模块装置，与数据采集终端RTU电路装置通过RS485通讯协议相连，其包括三相电流接口外接装置、三相电压接口外接装置；

副体箱供电电路装置包括现场电源供电装置和副体箱锂电池供电装置；现场电源供电装置，为测试仪副体箱提供电源，电源供电电压为220VAC，输出电压为恒压恒流12.6VDC；副体箱锂电池供电装置，是测试仪副体箱备用电源，当现场无电源可使用时，使用该电源，正常工作时间不小于8小时；

如图3所示，副体箱的主要功能部件数据采集终端RTU电路装置需要连接至副体箱面板和电量模块装置，同时考虑到使用的方便性，其使用内嵌式结构，可以从副体箱内拿出来到现场采集数据，若现场需要更换仪表时才能采集数据，即可将全套的副体箱带到现场使用。副体箱数据外设接口装置，拥有1个USB接口、1个千兆以太网接口、1个RS485接口、1个外接电源接口、1个GPRS天线外接口、1个Zigbee天线外接口；

选配件装置，包括3个0-6Mpa压力表，1个示功仪，其可根据钢铁、有色冶金、石油、化工、煤炭、电力、水利、环保节能、水处理、实验室等工业生产领域中的具体情况进行配置相应的一次仪表，如压力、温度、流量、物位传感器等。

该工业物联网综合测试仪由主体箱和副体箱两部分组成，主体箱与副体箱即可单独使用也可联合使用，就现场具体情况而定。单独使用时，主要用在现场的一次仪表都能进行无线传输的情况下，使用主体箱直接采集现场仪表数据，对数据进行分析处理；联合使用时，主要用在现场需要连线时才能采集到的数据信息，比如电参数、模拟量数据信息等，这些数据必须通过副体箱的连接使用，再将数据信息发送给主体箱，从而将数据信息进行分析处理。

如图1所示，主体箱和副体箱都有一个核心单元，分别是平板电脑和数据采集终端RTU电路装置，同时配有相应的功能模块，达到不同的目的。主体箱中主要配有Zigbee无线透传模块装置，主体箱供电电路装置。Zigbee无线透传模块装置，与平板电脑通过RS232相连，用于采集具有同样Zigbee协议栈的数据信息；主体箱供电电路装置，与所述平板电脑相连，用于提供相应的电源动力。副体箱中主要配有电量模块装置、副体箱供电电路装置。电量模块装置，与数据采集终端RTU电路装置通过RS485相连，用于采集现场的电参量；副体箱供电电路装置，与数据采集终端RTU电路装置相连，用于提供相应的电源动力。同时主体箱的主要功能是采集具有无线仪表的数据，副体箱的主要功能是采集具有有线仪表的数据。

综上所述，本专利提供了一种工业物联网综合测试仪，该测试仪针对现场的特殊性，其兼容多种采集方式，无线通讯包括GPRS模块、Zigbee无线透传模块装置，有线通讯包括RS232、RS485、以太网、USB以及模拟量数据采集等。根据采集到的数据，可实现对企业能源利用状况进行实时、准确的动态监控。同时该物联网测试仪的一机两体式和内嵌式结构也大大加强了其可操作性与方便性。本领域技术人员在此设计思想之下所做任何不具有创造性的改造，均应视为在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种工业物联网综合测试仪，其特征在于，所述工业物联网综合测试仪包括：主体箱和副体箱，主体箱包括平板电脑装置、Zigbee无线透传模块装置、设在主体箱上的主体箱供电电路装置、设在主体箱上的主体箱数据外设接口装置；副体箱包括数据采集终端RTU电路装置、电量模块装置、设在副体箱上的副体箱供电电路装置、设在副体箱上的副体箱数据外设接口装置、设在副体箱上的选配件装置；

所述平板电脑装置内嵌GPRS模块；

所述Zigbee无线透传模块装置，与所述平板电脑相连，采集外界具有同样Zigbee协议栈的数据信息，Zigbee无线透传模块可根据现场实际情况选择对应的协议栈模块，进而采集数据信息；

所述主体箱供电电路装置设有车载电源供电装置和锂电池供电装置；

所述主体箱数据外设接口装置设有USB口、千兆以太网接口、RS485接口、RS232接口、车载电源接口、GPRS天线外接口、Zigbee天线外接口；

所述主体箱数据外设接口装置与所述副体箱数据外设接口装置相连，用于采集数据信息；

所述数据采集终端RTU电路装置设有Zigbee收发装置、GPRS收发装置、模拟量数据采集装置；

所述电量模块装置，与所述数据采集终端RTU电路装置相连，所述电量模块装置包括三相电流接口外接装置、三相电压接口外接装置；所述三相电流接口外接装置，用于测量三相电流，所述三相电压接口外接装置，可测量三相四线制参考电压；

所述副体箱供电电路装置包括现场电源供电装置和副体箱锂电池供电装置；

所述副体箱数据外设接口装置设有USB接口、千兆以太网接口、RS485接口、外接电源接口、GPRS天线外接口、Zigbee天线外接口；

所述选配件装置包括压力表、示功仪。

2.根据权利要求1所述的工业物联网综合测试仪，其特征在于，所述平板电脑装置用于接收、存储、处理数据；所述GPRS模块，与所述平板电脑相连，收发G网数据信息。

3.根据权利要求1所述的工业物联网综合测试仪，其特征在于，所述主体箱供电电路装置包括：

车载电源供电装置，是所述测试仪主体箱提供电源，车载电源供电电压输入为9-30VDC；输出为12.6VDC，恒压恒流；

锂电池供电装置，是所述平板电脑的备用电源，当现场无电源可使用时，使用该电源，正常工作时间不小于6小时。

4.根据权利要求1所述的工业物联网综合测试仪，其特征在于，所述主体箱数据外设接口装置包括：

USB接口，与所述平板电脑相连，可通过USB口与外接设备传输数据；

千兆以太网接口，与所述平板电脑相连，用于测试仪联网或与外设传输数据信息；

RS485接口，与所述平板电脑相连，可接收具有RS485通讯协议的外设数据信息；

RS232接口，与所述平板电脑相连，可接收具有RS232通讯协议的外设数据信息；

车载电源接口，与所述平板电脑相连，为主体箱提供电源外接形式接口；

GPRS天线外接口，与所述平板电脑相连，可将天线外置与车外，方便数据 收发信息；

Zigbee天线外接口，与所述平板电脑相连，可将天线外置与车外，方便数据收发信息。

5.根据权利要求1所述的工业物联网综合测试仪，其特征在于，所述数据采集终端RTU电路装置包括：

Zigbee收发装置，内嵌于与所述数据采集终端RTU电路装置，收发外界具有同样Zigbee协议栈的数据信息；

GPRS模块，内嵌于与所述数据采集终端RTU电路装置，收发G网数据信息；

模拟量数据采集装置，内嵌在所述数据采集终端RTU电路装置中，通过有线的方式采集模拟量数据信息。

6.根据权利要求1所述的工业物联网综合测试仪，其特征在于，所述副体箱供电电路装置包括：

现场电源供电装置，为所述测试仪副体箱提供电源，电源供电电压为220VAC，输出电压为恒压恒流12.6VDC；

副体箱锂电池供电装置，是所述测试仪副体箱提供电源，当现场无电源可使用时，使用该电源，正常工作时间不小于8小时。

7.根据权利要求1所述的工业物联网综合测试仪，其特征在于，所述副体箱数据外设接口装置包括：

USB接口，与所述数据采集终端RTU相连，可通过USB口与外接设备传输数据；

千兆以太网接口，与所述数据采集终端RTU相连，用于测试仪联网或与外设传输数据信息；

RS485接口，与所述数据采集终端RTU相连，可接收具有RS485通讯协议 的外设数据信息；

外接电源接口，与所述数据采集终端RTU相连，为副体箱提供外接形式电源；

GPRS天线外接口，与所述数据采集终端RTU相连，可方便数据收发信息；

Zigbee天线外接口，与所述数据采集终端RTU相连，可方便数据收发信息。