申请/专利权人：中环天仪股份有限公司

申请日：2018-10-25

公开（公告）日：2023-11-03

公开（公告）号：CN109120724B

主分类号：H04L67/12

分类号：H04L67/12;H04L67/025;G08C17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.03#授权;2019.01.25#实质审查的生效;2019.01.01#公开

摘要：本发明涉及一种基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器及实现方法，GPRS采集器通过USB通讯电路与上位机连接，利用设置软件对GPRS采集器进行设置，然后通过GPRS网络与服务器进行连接，服务器监测到有采集器连接后，便下发查询操作指令，采集器接到查询操作指令后，便对其连接的仪表进行数据采集、对连接的阀门进行控制并采集阀门的反馈信息，全部采集完毕后生成统一的数据包存入数据存储器中，然后再次通过GPRS通讯电路将数据包传送给服务器；同时GPRS采集器可对外提供24V电源。本发明降低了设备成本，简化采集过程。

主权项：1.一种基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器的实现方法，所述GPRS采集器包括电源电路（1）、单片机（2）、数据存储器（3）、RS485通讯电路（7）、GPRS通讯电路（8）、4-20mA采集电路（9）、脉冲采集电路（10）、采集控制现场的4-20mA仪表（15）、脉冲仪表（16）、阀门（17）、485仪表（19）和控制室内的上位机（18）、服务器（20），其特征在于：还包括监控复位器（4）、双串口转换器（5）、USB通讯电路（6）、4-20mA输出电路（11）、开关信号输出电路（12）、外部电源（13）和对外供电电路（14）；所述电源电路（1）分别与外部电源（13）、单片机（2）、数据存储器（3）、监控复位器（4）、双串口转换器（5）、USB通讯电路（6）、RS485通讯电路（7）、GPRS通讯电路（8）、4-20mA采集电路（9）、脉冲采集电路（10）、4-20mA输出电路（11）、开关信号输出电路（12）连接，且电源电路（1）与对外供电电路（14）连接对外提供直流电源；所述单片机（2）分别与数据存储器（3）、监控复位器（4）、双串口转换器（5）、USB通讯电路（6）、RS485通讯电路（7）、GPRS通讯电路（8）、4-20mA采集电路（9）、脉冲采集电路（10）、4-20mA输出电路（11）、开关信号输出电路（12）连接；所述双串口转换器（5）分别与RS485通讯电路（7）和GPRS通讯电路（8）连接；单片机（2）与数据存储器（3）和监控复位器（4）连接，组成最小系统，作为GPRS采集器数据处理与存储的核心，单片机（2）完成所有数据处理部分，数据存储器（3）用于存储GPRS采集器的基本设置信息和采集到的仪表数据，监控复位器（4）用于监控单片机（2）的运行状况，一旦单片机（2）运行过程中出现问题，监控复位器（4）立即对其进行复位操作；单片机（2）与双串口转换器（5）连接，双串口转换器（5）可为单片机（2）拓展出两路TX、RX数据线；单片机（2）与USB通讯电路（6）连接，通过USB接口（62）与上位机（18）通讯，通过上位机（18）对GPRS采集器参数进行设置；单片机（2）与4-20mA采集电路（9）连接，提供三路4-20mA模拟量采集；单片机（2）分别与4-20mA输出电路（11）和开关信号输出电路（12）连接，对外输出4-20mA模拟量和开关量控制信号；单片机（2）与脉冲采集电路（10）连接，脉冲采集电路（10）与脉冲仪表（16）连接，采集脉冲数据；脉冲采集电路（10）留有两路采集接口，一路用于采集脉冲仪表（16）正向脉冲数据，另一路用于采集脉冲仪表（16）反向脉冲数据；双串口转换器（5）分别与RS485通讯电路（7）和GPRS通讯电路（8）连接，RS485通讯电路（7）通过RS485总线接口（73）与RS485仪表（19）连接；GPRS通讯电路（8）通过GPRS网络与服务器（20）进行数据交互；所述USB通讯电路（6）由USB转TTL电路（60）、通讯隔离电路Ⅰ（61）、USB接口（62）构成；单片机（2）的TX、RX数据线通过通讯隔离电路Ⅰ（61）与USB转TTL电路（60）连接，通讯隔离电路Ⅰ（61）其作用是为了防止插入USB连接线后，USB转TTL电路（60）将电流倒灌进单片机（2），USB转TTL电路（60）用于数据间格式的转换；USB转TTL电路（60）与USB接口（62）直接连接，USB接口（62）再通过一颗USB连接线与上位机（18）连接，自此上位机（18）便可通过USB通讯电路（6）与GPRS采集器进行数据交互，对GPRS采集器的基本参数进行设置；所述RS485通讯电路（7）由RS485转TTL电路（70）、通讯隔离电路Ⅱ（71）、供电隔离电路（72）、RS485总线接口（73）构成；电源电路（1）产生的5V电源与供电隔离电路（72）连接，产生隔离的5V电源为RS485转TTL电路（70）和通讯隔离电路Ⅱ（71）供电，双串口转换器（5）拓展出的第一路TX、RX数据线通过通讯隔离电路Ⅱ（71）与RS485转TTL电路（70）连接，RS485转TTL电路（70）用于数据间格式的转换，通讯隔离电路Ⅱ（71）和供电隔离电路（72）是为了防止在总线上出现过压、过流问题时损伤电源电路（1）、单片机（2）、数据存储器（3）、监控复位器（4）、双串口转换器（5）、USB通讯电路（6）、GPRS通讯电路（8）、4-20mA采集电路（9）、脉冲采集电路（10）、4-20mA输出电路（11）、开关信号输出电路（12）；RS485总线接口（73）通过RS485总线与485仪表（19）连接后再与RS485转TTL电路（70）连接，自此GPRS采集器便可通过RS485通讯电路（7）采集485仪表（19）的数据；所述GPRS通讯电路（8）由GPRS通讯模块（80）、逻辑电平转换电路（81）、供电电路（82）、模块控制电路（83）、模块反馈电路（84）、GPRS天线接口（85）构成；电源电路（1）产生的5V电源与供电电路（82）连接产生符合GPRS通讯模块（80）工作的电压；单片机（2）与模块控制电路（83）连接对GPRS通讯模块（80）进行控制、与模块反馈电路（84）连接读取GPRS通讯模块（80）当前的状态；双串口转换器（5）拓展出的第二路TX、RX数据线通过逻辑电平转换电路（81）与GPRS通讯模块（80）连接，GPRS通讯模块（80）再与GPRS天线接口（85）连接，GPRS通讯模块（80）完成数据和无线信号间的相互转换，GPRS天线接口（85）用于GPRS无线信号的接收发送，逻辑电平转换电路（81）将所有接收到的数据转换成GPRS通讯模块（80）的逻辑电平，保证数据传输的稳定与GPRS通讯模块（80）的安全，自此GPRS采集器可通过GPRS通讯电路（8）与服务器（20）进行数据交互；所述4-20mA采集电路（9）由采样电路（90）、模数转换电路Ⅰ（91）、电流采集接口（92）构成；电流采集接口（92）与4-20mA仪表（15）连接，并与采样电路（90）连接，采样电路（90）与模数转换电路Ⅰ（91）连接，采样电路（90）起到保护和信号转换的作用，模数转换电路Ⅰ（91）将收到的模拟量转化为数字量后直接传输给单片机（2）进行计算，采样电路（90）和电流采集接口（92）都留有三路，第一路与第二路用于采集4-20mA仪表（15）的数据，第三路用于接收被控制阀门（17）的反馈信号；所述脉冲采集电路（10）由采集计数电路（100）、正向脉冲采集接口（101）、反向脉冲采集接口（102）构成；正向脉冲采集接口（101）与脉冲仪表（16）的正向脉冲输出连接，采集脉冲仪表（16）的正向脉冲；反向脉冲采集接口（102）与脉冲仪表（16）的反向脉冲输出连接，采集脉冲仪表（16）的反向脉冲；正向脉冲采集接口（101）和反向脉冲采集接口（102）与采集计数电路（100）连接；采集计数电路（100）与单片机（2）连接，采集计数电路（100）为脉冲信号提供上拉和滤波，脉冲信号的计数和数据处理由单片机（2）直接完成；所述4-20mA输出电路（11）由数模转换电路Ⅱ（110）、通讯隔离电路Ⅲ（111）、电流输出接口（112）构成；4-20mA输出电路（11）与电源电路（1）产生的24V电源连接；单片机（2）通过通讯隔离电路Ⅲ（111）与数模转换电路Ⅱ（110）进行数据传输，通讯隔离电路Ⅲ（111）作用在于保护和逻辑电平的转换，同时减少数字信号对模拟信号产生的干扰，数模转换电路Ⅱ（110）将收到的数字信号转换成模拟量信号；数模转换电路Ⅱ（110）与电流输出接口（112）连接，通过电流输出接口（112）将模拟信号传输给阀门（17）；所述开关信号输出电路（12）由继电器（120）、控制隔离电路（121）、信号输出接口（122）构成；单片机（2）通过控制隔离电路（121）控制继电器（120），控制隔离电路（121）起到保护和电平转换的作用，继电器（120）根据接收到的信号输出开关信号；继电器（120）与信号输出接口（122）连接，通过信号输出接口（122）将开关信号传输给阀门（17）；所述电源电路（1）产生的另一路24V电源与对外供电电路（14）连接，对外供电电路（14）的作用主要在于保护，防止电流倒灌进GPRS采集器，其目的在于解决现场24V供电仪表的供电问题；单片机（2）的型号为STC89C516RD+；基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器的实现方法，步骤如下：GPRS采集器通过USB通讯电路（6）与上位机（18）连接，在上位机（18）上用设置软件对GPRS采集器的一些基本参数进行设置，如：IP、端口号、GPRS采集器编号、采集仪表的种类、是否对外输出控制信号，对设置的参数信息单片机（2）识别处理后存入数据存储器（3）中；GPRS采集器电源电路（1）连接外部电源220V24V（13）后产生5V和24V为GPRS采集器所有电路供电；GPRS采集器安装到现场后，将RS485通讯电路（7）与485仪表（19）连接，通过GPRS通讯电路（8）与服务器（20）连接，将4-20mA采集电路（9）与4-20mA仪表（15）连接，将脉冲采集电路（10）与脉冲仪表（16）连接，将4-20mA输出电路（11）或开关输出电路（12）与阀门（17）连接，将对外供电电路（14）与24V供电仪表连接；单片机（2）通过RS485通讯电路（7）向485仪表（19）发送采集信号，并收集485仪表（19）返回的数据信息；单片机（2）通过4-20mA采集电路（9）收集连接的4-20mA仪表（15）的电流输出，将收集到的4-20mA电流信号换算成仪表数据记录；单片机（2）通过脉冲采集电路（10）收集连接的脉冲仪表（16）的脉冲输出，将脉冲数换算成仪表数据记录；单片机（2）通过4-20mA输出电路（11）或开关输出电路（12）对阀门（17）输出控制信号，并且通过4-20mA采集电路（9）收集阀门（17）反馈信号，将收集到的4-20mA电流信号换算成阀门（17）状态信息记录；GPRS采集器上电后单片机（2）将存储在数据存储器（3）中的IP、端口号信息传输给GPRS通讯电路（8），GPRS通讯电路（8）根据IP、端口号信息登录服务器（20），服务器（20）识别到GPRS采集器上线后定时对其发送采集指令，GPRS通讯电路（8）将接收到的服务器（20）指令传输给单片机（2）后，单片机（2）根据指令采集连接的485仪表（19）、4-20mA仪表（15）、脉冲仪表（16）数据，控制连接的阀门（17），单片机（2）对采集到的数据和阀门（17）状态信息进行处理，生成统一的数据包存入数据存储器（3）中，同时将数据包通过GPRS通讯电路（8）发送给服务器（20）；GPRS采集器的外供电电路（14）可对外提供24V电源，为现场24V供电仪表供电；GPRS采集器整个工作过程由监控复位器（4）监控，运行过程中一旦出现问题，监控复位器（4）将对单片机（2）发送复位命令，保证GPRS采集器正常工作。

全文数据：基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器及实现方法技术领域本发明涉及一种基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器及实现方法，用于采集多种仪表数据、控制阀门、对外提供24V电源，并通过GPRS网络与服务器进行数据交互，实现远程采集数据。背景技术随着社会的发展，“智能水务”、“智能工厂”的推广，由专门的工作人员到各个站点逐个抄表记录统计仪表数据的工作方式逐渐被淘汰，这个工作方式不仅缺乏实时性，同样还浪费时间与人力，为每台仪表配备采集器，让工作人员坐在电脑前通过服务器便可实时采集统计各站点仪表数据的工作方式被越来越广泛的推广使用。但市面上仪表种类繁多，而许多采集器却只能对应一种仪表，每种仪表都配备一种采集器才能进行数据采集，如此便增加了数据采集时的设备成本，使采集过程变得复杂化，而且有些现场需要使用阀门和24V供电仪表，为阀门单独配备控制模块或是人工手动开关阀门，再为24V供电仪表单独配备24V电源更是增加设备成本，浪费人力。发明内容本发明的目的是：为解决现有数据采集过程中采集器不能兼容多种不同类型仪表的问题，同时还为解决现场阀门控制与24V电源供电的问题，提供一种基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器及实现方法。GPRS采集器通过USB通讯电路与上位机连接，利用设置软件对GPRS采集器的IP、端口号、GPRS采集器编号、采集仪表的种类、是否对外输出控制信号进行设置，然后通过GPRS通讯电路与服务器进行连接，服务器监测到有采集器连接后，便下发查询操作指令，采集器接到查询操作指令后，便对其连接的仪表进行数据采集、对连接的阀门进行控制并采集阀门的反馈信息，全部采集完毕后生成统一的数据包存入数据存储器中，然后再次通过GPRS通讯电路将数据包传送给服务器。本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器，包括采集控制现场的4-20mA仪表、脉冲仪表、阀门、485仪表和控制室内的上位机、服务器，其特征在于：还包括电源电路、单片机、数据存储器、监控复位器、双串口转换器、USB通讯电路、RS485通讯电路、GPRS通讯电路、4-20mA采集电路、脉冲采集电路、4-20mA输出电路、开关信号输出电路、外部电源和对外供电电路；所述电源电路分别与外部电源、单片机、数据存储器、监控复位器、双串口转换器、USB通讯电路、RS485通讯电路、GPRS通讯电路、4-20mA采集电路、脉冲采集电路、4-20mA输出电路、开关信号输出电路连接，且电源电路与对外供电电路连接对外提供直流电源；所述单片机分别与数据存储器、监控复位器、双串口转换器、USB通讯电路、RS485通讯电路、GPRS通讯电路、4-20mA采集电路、脉冲采集电路、4-20mA输出电路、开关信号输出电路连接；所述双串口转换器分别与RS485通讯电路和GPRS通讯电路连接；单片机与数据存储器和监控复位器连接，组成最小系统，作为GPRS采集器数据处理与存储的核心，单片机完成所有数据处理部分，数据存储器用于存储GPRS采集器的基本设置信息和采集到的仪表数据，监控复位器用于监控单片机的运行状况，一旦单片机运行过程中出现问题，监控复位器立即对其进行复位操作；单片机与双串口转换器连接，双串口转换器可为单片机拓展出两路TX、RX数据线；单片机与USB通讯电路连接，通过USB接口与上位机通讯，通过上位机对GPRS采集器参数进行设置；单片机与4-20mA采集电路连接，提供三路4-20mA模拟量采集；单片机分别与4-20mA输出电路和开关信号输出电路连接，对外输出4-20mA模拟量和开关量控制信号；单片机与脉冲采集电路连接，脉冲采集电路与脉冲仪表连接，采集脉冲数据；脉冲采集电路留有两路采集接口，一路用于采集脉冲仪表正向脉冲数据，另一路用于采集脉冲仪表反向脉冲数据；双串口转换器分别与RS485通讯电路和GPRS通讯电路连接，RS485通讯电路通过RS485总线接口与RS485仪表连接；GPRS通讯电路通过GPRS网络与服务器进行数据交互；所述USB通讯电路由USB转TTL电路、通讯隔离电路Ⅰ、USB接口构成；单片机的TX、RX数据线通过通讯隔离电路Ⅰ与USB转TTL电路连接，通讯隔离电路Ⅰ其作用是为了防止插入USB连接线后，USB转TTL电路将电流倒灌进单片机，USB转TTL电路用于数据间格式的转换；USB转TTL电路与USB接口直接连接，USB接口再通过一颗USB连接线与上位机连接，自此上位机便可通过USB通讯电路与GPRS采集器进行数据交互，对GPRS采集器的基本参数进行设置；所述RS485通讯电路由RS485转TTL电路、通讯隔离电路Ⅱ、供电隔离电路、RS485总线接口构成；电源电路产生的5V电源与供电隔离电路连接，产生隔离的5V电源为RS485转TTL电路和通讯隔离电路Ⅱ供电，双串口转换器拓展出的第一路TX、RX数据线通过通讯隔离电路Ⅱ与RS485转TTL电路连接，RS485转TTL电路用于数据间格式的转换，通讯隔离电路Ⅱ和供电隔离电路是为了防止在总线上出现过压、过流问题时损伤电源电路、单片机、数据存储器、监控复位器、双串口转换器、USB通讯电路、GPRS通讯电路、4-20mA采集电路、脉冲采集电路、4-20mA输出电路、开关信号输出电路；RS485总线接口通过RS485总线与485仪表连接后再与RS485转TTL电路连接，自此GPRS采集器便可通过RS485通讯电路采集485仪表的数据；所述GPRS通讯电路由GPRS通讯模块、逻辑电平转换电路、供电电路、模块控制电路、模块反馈电路、GPRS天线接口构成；电源电路产生的5V电源与供电电路连接产生符合GPRS通讯模块工作的电压；单片机与模块控制电路连接对GPRS通讯模块进行控制、与模块反馈电路连接读取GPRS通讯模块当前的状态；双串口转换器拓展出的第二路TX、RX数据线通过逻辑电平转换电路与GPRS通讯模块连接，GPRS通讯模块再与GPRS天线接口连接，GPRS通讯模块完成数据和无线信号间的相互转换，GPRS天线接口用于GPRS无线信号的接收发送，逻辑电平转换电路将所有接收到的数据转换成GPRS通讯模块的逻辑电平，保证数据传输的稳定与GPRS通讯模块的安全，自此GPRS采集器可通过GPRS通讯电路与服务器进行数据交互；所述4-20mA采集电路由采样电路、模数转换电路Ⅰ、电流采集接口构成；电流采集接口与4-20mA仪表连接，并与采样电路连接，采样电路与模数转换电路Ⅰ连接，采样电路起到保护和信号转换的作用，模数转换电路Ⅰ将收到的模拟量转化为数字量后直接传输给单片机进行计算，采样电路和电流采集接口都留有三路，第一路与第二路用于采集4-20mA仪表的数据，第三路用于接收被控制阀门的反馈信号；所述脉冲采集电路由采集计数电路、正向脉冲采集接口、反向脉冲采集接口构成；正向脉冲采集接口与脉冲仪表的正向脉冲输出连接，采集脉冲仪表的正向脉冲；反向脉冲采集接口与脉冲仪表的反向脉冲输出连接，采集脉冲仪表的反向脉冲；正向脉冲采集接口和反向脉冲采集接口与采集计数电路连接；采集计数电路与单片机连接，采集计数电路为脉冲信号提供上拉和滤波，脉冲信号的计数和数据处理由单片机直接完成；所述4-20mA输出电路由数模转换电路Ⅱ、通讯隔离电路Ⅲ、电流输出接口构成；4-20mA输出电路与电源电路产生的24V电源连接；单片机通过通讯隔离电路Ⅲ与数模转换电路Ⅱ进行数据传输，通讯隔离电路Ⅲ作用在于保护和逻辑电平的转换，同时减少数字信号对模拟信号产生的干扰，数模转换电路Ⅱ将收到的数字信号转换成模拟量信号；数模转换电路Ⅱ与电流输出接口连接，通过电流输出接口将模拟信号传输给阀门；所述开关信号输出电路由继电器、控制隔离电路、信号输出接口构成；单片机通过控制隔离电路控制继电器，控制隔离电路起到保护和电平转换的作用，继电器根据接收到的信号输出开关信号；继电器与信号输出接口连接，通过信号输出接口将开关信号传输给阀门；所述电源电路产生的另一路24V电源与对外供电电路连接，对外供电电路的作用主要在于保护，防止电流倒灌进GPRS采集器，其目的在于解决现场24V供电仪表的供电问题；单片机2的型号为STC89C516RD+。一种基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器的实现方法，其特征在于，步骤如下：GPRS采集器通过USB通讯电路与上位机连接，在上位机上用设置软件对GPRS采集器的一些基本参数进行设置，如：IP、端口号、GPRS采集器编号、采集仪表的种类、是否对外输出控制信号，对设置的参数信息单片机识别处理后存入数据存储器中；GPRS采集器电源电路连接外部电源220V24V后产生5V和24V为GPRS采集器所有电路供电；GPRS采集器安装到现场后，将RS485通讯电路与485仪表连接，通过GPRS通讯电路与服务器连接，将4-20mA采集电路与4-20mA仪表连接，将脉冲采集电路与脉冲仪表连接，将4-20mA输出电路或开关输出电路与阀门连接，将对外供电电路与24V供电仪表连接；单片机通过RS485通讯电路向485仪表发送采集信号，并收集485仪表返回的数据信息；单片机通过4-20mA采集电路收集连接的4-20mA仪表的电流输出，将收集到的4-20mA电流信号换算成仪表数据记录；单片机通过脉冲采集电路收集连接的脉冲仪表的脉冲输出，将脉冲数换算成仪表数据记录；单片机通过4-20mA输出电路或开关输出电路对阀门输出控制信号，并且通过4-20mA采集电路收集阀门反馈信号，将收集到的4-20mA电流信号换算成阀门状态信息记录；GPRS采集器上电后单片机将存储在数据存储器中的IP、端口号信息传输给GPRS通讯电路，GPRS通讯电路根据IP、端口号信息登录服务器，服务器识别到GPRS采集器上线后定时对其发送采集指令，GPRS通讯电路将接收到的服务器指令传输给单片机后，单片机根据指令采集连接的485仪表、4-20mA仪表、脉冲仪表数据，控制连接的阀门，单片机对采集到的数据和阀门状态信息进行处理，生成统一的数据包存入数据存储器中，同时将数据包通过GPRS通讯电路发送给服务器；GPRS采集器的外供电电路可对外提供24V电源，为现场24V供电仪表供电；GPRS采集器整个工作过程由监控复位器监控，运行过程中一旦出现问题，监控复位器将对单片机发送复位命令，保证GPRS采集器正常工作。本发明的有益效果是：现场安装该GPRS采集器后，工作人员从电脑上就可以实时查询各现场的仪表数据，替代了由工作人员到各现场记录仪表数据这种既浪费人力又浪费时间并且缺乏实时性的工作方式。该GPRS采集器可同时兼容485仪表、4-20mA仪表、脉冲仪表，并且可对外输出开关信号或4-20mA信号控制阀门，不再需要一种仪表配一种采集器、需要控制阀门的现场还要单独配阀门控制模块，大大简化了现场设备配置问题，节约设备成本。该GPRS采集器还可对外提供24V电源为24V供电仪表供电，解决现场需要使用24V供电仪表但没有电源的问题，省去了为24V供电仪表专门去配备24V电源的成本。综上所述，与现有技术相比，本发明提供的GPRS采集器能够兼容多种不同类型的仪表进行数据采集，同时可控制阀门，并对外提供24V电源，降低了设备成本，节约人力，简化采集过程。附图说明图1为本发明的电路连接框图。具体实施方式结合附图，对本发明进行详细说明。如图1所示，基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器，包括采集控制现场的4-20mA仪表15、脉冲仪表16、阀门17、485仪表19和控制室内的上位机18、服务器20，还包括电源电路1、单片机2、数据存储器3、监控复位器4、双串口转换器5、USB通讯电路6、RS485通讯电路7、GPRS通讯电路8、4-20mA采集电路9、脉冲采集电路10、4-20mA输出电路11、开关信号输出电路12、外部电源13和对外供电电路14。电源电路1分别与外部电源13、单片机2、数据存储器3、监控复位器4、双串口转换器5、USB通讯电路6、RS485通讯电路7、GPRS通讯电路8、4-20mA采集电路9、脉冲采集电路10、4-20mA输出电路11、开关信号输出电路12连接，且电源电路1与对外供电电路14连接对外提供直流电源。单片机2分别与数据存储器3、监控复位器4、双串口转换器5、USB通讯电路6、RS485通讯电路7、GPRS通讯电路8、4-20mA采集电路9、脉冲采集电路10、4-20mA输出电路11、开关信号输出电路12连接，双串口转换器5分别与RS485通讯电路7和GPRS通讯电路8连接。单片机2与数据存储器3和监控复位器4连接，组成最小系统，作为GPRS采集器数据处理与存储的核心，单片机2完成所有数据处理部分，数据存储器3用于存储GPRS采集器的基本设置信息和采集到的仪表数据，监控复位器4用于监控单片机2的运行状况，一旦单片机2运行过程中出现问题，监控复位器4立即对其进行复位操作。单片机2与双串口转换器5连接，双串口转换器5可为单片机2拓展出两路TX、RX数据线。单片机2与USB通讯电路6连接，通过USB接口62与上位机18通讯，通过上位机18对GPRS采集器参数进行设置。单片机2与4-20mA采集电路9连接，提供三路4-20mA模拟量采集。单片机2分别与4-20mA输出电路11和开关信号输出电路12连接，对外输出4-20mA模拟量和开关量控制信号。单片机2与脉冲采集电路10连接，脉冲采集电路10与脉冲仪表16连接，采集脉冲数据；脉冲采集电路10留有两路采集接口，一路用于采集脉冲仪表16正向脉冲数据，另一路用于采集脉冲仪表16反向脉冲数据。双串口转换器5分别与RS485通讯电路7和GPRS通讯电路8连接，RS485通讯电路7通过RS485总线接口73与RS485仪表19连接；GPRS通讯电路8通过GPRS网络与服务器20进行数据交互。USB通讯电路6由USB转TTL电路60、通讯隔离电路Ⅰ61、USB接口62构成；单片机2的TX、RX数据线通过通讯隔离电路Ⅰ61与USB转TTL电路60连接，通讯隔离电路Ⅰ61其作用是为了防止插入USB连接线后，USB转TTL电路60将电流倒灌进单片机2，USB转TTL电路60用于数据间格式的转换；USB转TTL电路60与USB接口62直接连接，USB接口62再通过一颗USB连接线与上位机18连接，自此上位机18便可通过USB通讯电路6与GPRS采集器进行数据交互，对GPRS采集器的基本参数进行设置。RS485通讯电路7由：RS485转TTL电路70、通讯隔离电路Ⅱ71、供电隔离电路72、RS485总线接口73构成；电源电路1产生的5V电源与供电隔离电路72连接，产生隔离的5V电源为RS485转TTL电路70和通讯隔离电路Ⅱ71供电，双串口转换器5拓展出的第一路TX、RX数据线通过通讯隔离电路Ⅱ71与RS485转TTL电路70连接，RS485转TTL电路70用于数据间格式的转换，通讯隔离电路Ⅱ71和供电隔离电路72是为了防止在总线上出现过压、过流问题时损伤电源电路1、单片机2、数据存储器3、监控复位器4、双串口转换器5、USB通讯电路6、GPRS通讯电路8、4-20mA采集电路9、脉冲采集电路10、4-20mA输出电路11、开关信号输出电路12，RS485总线接口73通过RS485总线与485仪表19连接后再与RS485转TTL电路70连接，自此GPRS采集器便可通过RS485通讯电路7采集485仪表19的数据。GPRS通讯电路8由GPRS通讯模块80、逻辑电平转换电路81、供电电路82、模块控制电路83、模块反馈电路84、GPRS天线接口85构成；电源电路1产生的5V电源与供电电路82连接产生符合GPRS通讯模块80工作的电压；单片机STC89C516RD+2与模块控制电路83连接对GPRS通讯模块80进行控制、与模块反馈电路84连接读取GPRS通讯模块80当前的状态；双串口转换器5拓展出的第二路TX、RX数据线通过逻辑电平转换电路81与GPRS通讯模块80连接，GPRS通讯模块80再与GPRS天线接口85连接，GPRS通讯模块80完成数据和无线信号间的相互转换，GPRS天线接口85用于GPRS无线信号的接收发送，逻辑电平转换电路81将所有接收到的数据转换成GPRS通讯模块80的逻辑电平，保证数据传输的稳定与GPRS通讯模块80的安全，自此GPRS采集器可通过GPRS通讯电路8与服务器20进行数据交互。4-20mA采集电路9由采样电路90、模数转换电路Ⅰ91、电流采集接口92构成；电流采集接口92与4-20mA仪表15连接，并与采样电路90连接；采样电路90与模数转换电路Ⅰ91连接，采样电路90起到保护和信号转换的作用，模数转换电路Ⅰ91将收到的模拟量转化为数字量后直接传输给单片机2进行计算，采样电路90和电流采集接口92都留有三路，第一路与第二路用于采集4-20mA仪表15的数据；第三路用于接收被控制阀门17的反馈信号。脉冲采集电路10由采集计数电路100、正向脉冲采集接口101、反向脉冲采集接口102构成；正向脉冲采集接口101与脉冲仪表16的正向脉冲输出连接，采集脉冲仪表16的正向脉冲；反向脉冲采集接口102与脉冲仪表16的反向脉冲输出连接，采集脉冲仪表16的反向脉冲；正向脉冲采集接口101和反向脉冲采集接口102与采集计数电路100连接；采集计数电路100与单片机2连接，采集计数电路100为脉冲信号提供上拉和滤波，脉冲信号的计数和数据处理由单片机2直接完成。4-20mA输出电路11由数模转换电路Ⅱ110、通讯隔离电路Ⅲ111、电流输出接口112构成；4-20mA输出电路11与电源电路1产生的24V电源连接；单片机2通过通讯隔离电路Ⅲ111与数模转换电路Ⅱ110进行数据传输，通讯隔离电路Ⅲ111作用在于保护和逻辑电平的转换，同时减少数字信号对模拟信号产生的干扰，数模转换电路Ⅱ110将收到的数字信号转换成模拟量信号；数模转换电路Ⅱ110与电流输出接口112连接，通过电流输出接口112将模拟信号传输给阀门17。开关信号输出电路12由继电器120、控制隔离电路121、信号输出接口122构成；单片机2通过控制隔离电路121控制继电器120，控制隔离电路121起到保护和电平转换的作用，继电器120根据接收到的信号输出开关信号；继电器120与信号输出接口122连接，通过信号输出接口122将开关信号传输给阀门17。电源电路1产生的另一路24V电源与对外供电电路14连接，对外供电电路14的作用主要在于保护，防止电流倒灌进GPRS采集器，其目的在于解决现场24V供电仪表的供电问题。单片机2的型号为STC89C516RD+。基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器的实现方法，步骤如下：GPRS采集器通过USB通讯电路6与上位机18连接，在上位机18上用设置软件对GPRS采集器的一些基本参数进行设置，如：IP、端口号、GPRS采集器编号、采集仪表的种类、是否对外输出控制信号，对设置的参数信息单片机2识别处理后存入数据存储器3中；GPRS采集器电源电路1连接外部电源220V24V13后产生5V和24V为GPRS采集器所有电路供电；GPRS采集器安装到现场后，将RS485通讯电路7与485仪表19连接，将GPRS通讯电路8与服务器20连接，将4-20mA采集电路9与4-20mA仪表15连接，将脉冲采集电路10与脉冲仪表16连接，将4-20mA输出电路11或开关输出电路12与阀门17连接，将对外供电电路14与24V供电仪表连接；单片机2通过RS485通讯电路7向485仪表19发送采集信号，并收集485仪表19返回的数据信息；单片机2通过4-20mA采集电路9收集连接的4-20mA仪表15的电流输出，将收集到的4-20mA电流信号换算成仪表数据记录；单片机2通过脉冲采集电路10收集连接的脉冲仪表16的脉冲输出，将脉冲数换算成仪表数据记录；单片机2通过4-20mA输出电路11或开关输出电路12对阀门17输出控制信号，并且通过4-20mA采集电路9收集阀门17反馈信号，将收集到的4-20mA电流信号换算成阀门17状态信息记录；GPRS采集器上电后单片机2将存储在数据存储器3中的IP、端口号信息传输给GPRS通讯电路8，GPRS通讯电路8根据IP、端口号信息登录服务器20，服务器20识别到GPRS采集器上线后定时对其发送采集指令，GPRS通讯电路8将接收到的服务器20指令传输给单片机2后，单片机2根据指令采集连接的485仪表19、4-20mA仪表15、脉冲仪表16数据，控制连接的阀门17，单片机2对采集到的数据和阀门17状态信息进行处理，生成统一的数据包存入数据存储器3中，同时将数据包通过GPRS通讯电路8发送给服务器20；GPRS采集器的外供电电路14可对外提供24V电源，为现场24V供电仪表供电；GPRS采集器整个工作过程由监控复位器4监控，运行过程中一旦出现问题，监控复位器4将对单片机2发送复位命令，保证GPRS采集器正常工作。

权利要求：1.一种基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器，包括采集控制现场的4-20mA仪表（15）、脉冲仪表（16）、阀门（17）、485仪表（19）和控制室内的上位机（18）、服务器（20），其特征在于：还包括电源电路（1）、单片机（2）、数据存储器（3）、监控复位器（4）、双串口转换器（5）、USB通讯电路（6）、RS485通讯电路（7）、GPRS通讯电路（8）、4-20mA采集电路（9）、脉冲采集电路（10）、4-20mA输出电路（11）、开关信号输出电路（12）、外部电源（13）和对外供电电路（14）；所述电源电路（1）分别与外部电源（13）、单片机（2）、数据存储器（3）、监控复位器（4）、双串口转换器（5）、USB通讯电路（6）、RS485通讯电路（7）、GPRS通讯电路（8）、4-20mA采集电路（9）、脉冲采集电路（10）、4-20mA输出电路（11）、开关信号输出电路（12）连接，且电源电路（1）与对外供电电路（14）连接对外提供直流电源；所述单片机（2）分别与数据存储器（3）、监控复位器（4）、双串口转换器（5）、USB通讯电路（6）、RS485通讯电路（7）、GPRS通讯电路（8）、4-20mA采集电路（9）、脉冲采集电路（10）、4-20mA输出电路（11）、开关信号输出电路（12）连接；所述双串口转换器（5）分别与RS485通讯电路（7）和GPRS通讯电路（8）连接；单片机（2）与数据存储器（3）和监控复位器（4）连接，组成最小系统，作为GPRS采集器数据处理与存储的核心，单片机（2）完成所有数据处理部分，数据存储器（3）用于存储GPRS采集器的基本设置信息和采集到的仪表数据，监控复位器（4）用于监控单片机（2）的运行状况，一旦单片机（2）运行过程中出现问题，监控复位器（4）立即对其进行复位操作；单片机（2）与双串口转换器（5）连接，双串口转换器（5）可为单片机（2）拓展出两路TX、RX数据线；单片机（2）与USB通讯电路（6）连接，通过USB接口（62）与上位机（18）通讯，通过上位机（18）对GPRS采集器参数进行设置；单片机（2）与4-20mA采集电路（9）连接，提供三路4-20mA模拟量采集；单片机（2）分别与4-20mA输出电路（11）和开关信号输出电路（12）连接，对外输出4-20mA模拟量和开关量控制信号；单片机（2）与脉冲采集电路（10）连接，脉冲采集电路（10）与脉冲仪表（16）连接，采集脉冲数据；脉冲采集电路（10）留有两路采集接口，一路用于采集脉冲仪表（16）正向脉冲数据，另一路用于采集脉冲仪表（16）反向脉冲数据；双串口转换器（5）分别与RS485通讯电路（7）和GPRS通讯电路（8）连接，RS485通讯电路（7）通过RS485总线接口（73）与RS485仪表（19）连接；GPRS通讯电路（8）通过GPRS网络与服务器（20）进行数据交互；所述USB通讯电路（6）由USB转TTL电路（60）、通讯隔离电路Ⅰ（61）、USB接口（62）构成；单片机（2）的TX、RX数据线通过通讯隔离电路Ⅰ（61）与USB转TTL电路（60）连接，通讯隔离电路Ⅰ（61）其作用是为了防止插入USB连接线后，USB转TTL电路（60）将电流倒灌进单片机（2），USB转TTL电路（60）用于数据间格式的转换；USB转TTL电路（60）与USB接口（62）直接连接，USB接口（62）再通过一颗USB连接线与上位机（18）连接，自此上位机（18）便可通过USB通讯电路（6）与GPRS采集器进行数据交互，对GPRS采集器的基本参数进行设置；所述RS485通讯电路（7）由RS485转TTL电路（70）、通讯隔离电路Ⅱ（71）、供电隔离电路（72）、RS485总线接口（73）构成；电源电路（1）产生的5V电源与供电隔离电路（72）连接，产生隔离的5V电源为RS485转TTL电路（70）和通讯隔离电路Ⅱ（71）供电，双串口转换器（5）拓展出的第一路TX、RX数据线通过通讯隔离电路Ⅱ（71）与RS485转TTL电路（70）连接，RS485转TTL电路（70）用于数据间格式的转换，通讯隔离电路Ⅱ（71）和供电隔离电路（72）是为了防止在总线上出现过压、过流问题时损伤电源电路（1）、单片机（2）、数据存储器（3）、监控复位器（4）、双串口转换器（5）、USB通讯电路（6）、GPRS通讯电路（8）、4-20mA采集电路（9）、脉冲采集电路（10）、4-20mA输出电路（11）、开关信号输出电路（12）；RS485总线接口（73）通过RS485总线与485仪表（19）连接后再与RS485转TTL电路（70）连接，自此GPRS采集器便可通过RS485通讯电路（7）采集485仪表（19）的数据；所述GPRS通讯电路（8）由GPRS通讯模块（80）、逻辑电平转换电路（81）、供电电路（82）、模块控制电路（83）、模块反馈电路（84）、GPRS天线接口（85）构成；电源电路（1）产生的5V电源与供电电路（82）连接产生符合GPRS通讯模块（80）工作的电压；单片机（2）与模块控制电路（83）连接对GPRS通讯模块（80）进行控制、与模块反馈电路（84）连接读取GPRS通讯模块（80）当前的状态；双串口转换器（5）拓展出的第二路TX、RX数据线通过逻辑电平转换电路（81）与GPRS通讯模块（80）连接，GPRS通讯模块（80）再与GPRS天线接口（85）连接，GPRS通讯模块（80）完成数据和无线信号间的相互转换，GPRS天线接口（85）用于GPRS无线信号的接收发送，逻辑电平转换电路（81）将所有接收到的数据转换成GPRS通讯模块（80）的逻辑电平，保证数据传输的稳定与GPRS通讯模块（80）的安全，自此GPRS采集器可通过GPRS通讯电路（8）与服务器（20）进行数据交互；所述4-20mA采集电路（9）由采样电路（90）、模数转换电路Ⅰ（91）、电流采集接口（92）构成；电流采集接口（92）与4-20mA仪表（15）连接，并与采样电路（90）连接，采样电路（90）与模数转换电路Ⅰ（91）连接，采样电路（90）起到保护和信号转换的作用，模数转换电路Ⅰ（91）将收到的模拟量转化为数字量后直接传输给单片机（2）进行计算，采样电路（90）和电流采集接口（92）都留有三路，第一路与第二路用于采集4-20mA仪表（15）的数据，第三路用于接收被控制阀门（17）的反馈信号；所述脉冲采集电路（10）由采集计数电路（100）、正向脉冲采集接口（101）、反向脉冲采集接口（102）构成；正向脉冲采集接口（101）与脉冲仪表（16）的正向脉冲输出连接，采集脉冲仪表（16）的正向脉冲；反向脉冲采集接口（102）与脉冲仪表（16）的反向脉冲输出连接，采集脉冲仪表（16）的反向脉冲；正向脉冲采集接口（101）和反向脉冲采集接口（102）与采集计数电路（100）连接；采集计数电路（100）与单片机（2）连接，采集计数电路（100）为脉冲信号提供上拉和滤波，脉冲信号的计数和数据处理由单片机（2）直接完成；所述4-20mA输出电路（11）由数模转换电路Ⅱ（110）、通讯隔离电路Ⅲ（111）、电流输出接口（112）构成；4-20mA输出电路（11）与电源电路（1）产生的24V电源连接；单片机（2）通过通讯隔离电路Ⅲ（111）与数模转换电路Ⅱ（110）进行数据传输，通讯隔离电路Ⅲ（111）作用在于保护和逻辑电平的转换，同时减少数字信号对模拟信号产生的干扰，数模转换电路Ⅱ（110）将收到的数字信号转换成模拟量信号；数模转换电路Ⅱ（110）与电流输出接口（112）连接，通过电流输出接口（112）将模拟信号传输给阀门（17）；所述开关信号输出电路（12）由继电器（120）、控制隔离电路（121）、信号输出接口（122）构成；单片机（2）通过控制隔离电路（121）控制继电器（120），控制隔离电路（121）起到保护和电平转换的作用，继电器（120）根据接收到的信号输出开关信号；继电器（120）与信号输出接口（122）连接，通过信号输出接口（122）将开关信号传输给阀门（17）；所述电源电路（1）产生的另一路24V电源与对外供电电路（14）连接，对外供电电路（14）的作用主要在于保护，防止电流倒灌进GPRS采集器，其目的在于解决现场24V供电仪表的供电问题；单片机（2）的型号为STC89C516RD+。2.一种采用权利要求1所述的基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器的实现方法，其特征在于，步骤如下：GPRS采集器通过USB通讯电路（6）与上位机（18）连接，在上位机（18）上用设置软件对GPRS采集器的一些基本参数进行设置，如：IP、端口号、GPRS采集器编号、采集仪表的种类、是否对外输出控制信号，对设置的参数信息单片机（2）识别处理后存入数据存储器（3）中；GPRS采集器电源电路（1）连接外部电源220V24V（13）后产生5V和24V为GPRS采集器所有电路供电；GPRS采集器安装到现场后，将RS485通讯电路（7）与485仪表（19）连接，通过GPRS通讯电路（8）与服务器（20）连接，将4-20mA采集电路（9）与4-20mA仪表（15）连接，将脉冲采集电路（10）与脉冲仪表（16）连接，将4-20mA输出电路（11）或开关输出电路（12）与阀门（17）连接，将对外供电电路（14）与24V供电仪表连接；单片机（2）通过RS485通讯电路（7）向485仪表（19）发送采集信号，并收集485仪表（19）返回的数据信息；单片机（2）通过4-20mA采集电路（9）收集连接的4-20mA仪表（15）的电流输出，将收集到的4-20mA电流信号换算成仪表数据记录；单片机（2）通过脉冲采集电路（10）收集连接的脉冲仪表（16）的脉冲输出，将脉冲数换算成仪表数据记录；单片机（2）通过4-20mA输出电路（11）或开关输出电路（12）对阀门（17）输出控制信号，并且通过4-20mA采集电路（9）收集阀门（17）反馈信号，将收集到的4-20mA电流信号换算成阀门（17）状态信息记录；GPRS采集器上电后单片机（2）将存储在数据存储器（3）中的IP、端口号信息传输给GPRS通讯电路（8），GPRS通讯电路（8）根据IP、端口号信息登录服务器（20），服务器（20）识别到GPRS采集器上线后定时对其发送采集指令，GPRS通讯电路（8）将接收到的服务器（20）指令传输给单片机（2）后，单片机（2）根据指令采集连接的485仪表（19）、4-20mA仪表（15）、脉冲仪表（16）数据，控制连接的阀门（17），单片机（2）对采集到的数据和阀门（17）状态信息进行处理，生成统一的数据包存入数据存储器（3）中，同时将数据包通过GPRS通讯电路（8）发送给服务器（20）；GPRS采集器的外供电电路（14）可对外提供24V电源，为现场24V供电仪表供电；GPRS采集器整个工作过程由监控复位器（4）监控，运行过程中一旦出现问题，监控复位器（4）将对单片机（2）发送复位命令，保证GPRS采集器正常工作。

百度查询： 中环天仪股份有限公司 基于GPRS网络进行数据传输的GPRS采集器的实现方法

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