一种通用电力载波集中采集器技术领域
本发明属于电力载波技术领域，特别是涉及到一种通用电力载波集中采集器。
背景技术
随着采集信号的范围和内容越来越广泛，观测方法越来越多，传感器数量越来越
多，海量的采集任务对采集器的要求也越来越高，最终导致采集器的种类越来越多，这种状
况不仅给生产过程增加了难度，也给售后维护增加了负担，生产厂家为研制各种采集器要
投入更多的人力资源，极大地增加了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种通用电力载波集中采集器，以解决采集
器不通用，导致增加生成成本、增大生产难度，以及增添后期维护负担的问题。
一种通用电力载波集中采集器，包括模拟信号采集模块、数字信号采集模块、显示
模块和管理模块；其中，模拟信号采集模块包括第一线路板，在第一线路板上集成有第一处
理器、第一WiFi模块、模数转换芯片、模拟量信号采集接口、第一无线通信模块和第一时钟
芯片，模拟量信号采集接口与模数转换芯片连接，模数转换芯片、第一WiFi模块、第一无线
通信模块与第一时钟芯片分别与第一处理器连接，
第一处理器扩展有CAN接口、RS485接口、RS232接口和SPI接口；数字信号采集模块
包括第二线路板，在第二线路板上集成有第二处理器、第二WiFi模块、第二无线通信模块、
数字量信号采集接口和第二时钟芯片，第二WiFi模块、第二无线通信模块、数字量信号采集
接口和第二时钟芯片分别与第二处理器连接；第二处理器扩展有CAN接口、RS485接口、
RS232接口和SPI接口；显示模块包括显示屏和第三线路板，在第三线路板上集成有第三处
理器、第三无线通信模块、第三WiFi模块和显卡，第三无线通信模块、第三WiFi模块和显卡
分别与第三处理器连接，第三无线通信模块还分别与第一无线通信模块、第二无线通信模
块进行无线通信，显卡与显示屏连接；管理模块包括第四线路板，在第四线路板上集成有第
四处理器、第四无线通信模块、第四WiFi模块、GPS芯片、存储芯片、第三时钟芯片，第四无线
通信模块、第四WiFi模块、GPS芯片、存储芯片和第三时钟芯片分别与第四处理器连接，第四
处理器扩展有CAN接口、RS485接口、RS232接口、RJ45接口、USB接口和SPI接口，第四无线通
信模块还分别与第一无线通信模块、第二无线通信模块进行无线通信。
优选的方案是，模拟信号采集模块、数字信号采集模块、显示模块和管理模块还分
别包括电源，电源接入有防反接保护电路。
此外，优选的方案是，第一处理器、第二处理器、第三处理器和第四处理器还分别
接入有看门狗电路。
另外，优选的方案是，模拟信号采集模块和数字信号采集模块还分别连接有信号
防雷器。
再者，优选的方案是，第一处理器、第二处理器和第四处理器还分别连接有工作状
态指示灯。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：通过模拟信号采集模块采集
模拟信号，通过数字信号采集模块采集数字信号，以此来实现数据采集的通用性，管理模块
具有多种数据接口，从而实现数据传输的通用性。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明一种通用电力载波集中采集器的逻辑结构示意图。
图2为本发明一种通用电力载波集中采集器中模拟信号采集模块的逻辑结构示意
图。
图3为本发明一种通用电力载波集中采集器中数字信号采集模块的逻辑结构示意
图。
图4为本发明一种通用电力载波集中采集器中显示模块的逻辑结构示意图。
图5为本发明一种通用电力载波集中采集器中管理模块的逻辑结构示意图。
图中：1-模拟信号采集模块、2-数字信号采集模块、3-显示模块、4-管理模块、11-
第一处理器、12-第一WiFi模块、13-模数转换芯片、14-模拟量信号采集接口、15-第一无线
通信模块、16-第一时钟芯片、21-第二处理器、22-第二WiFi模块、23-第二无线通信模块、
24-数字量信号采集接口、25-第二时钟芯片、31-第三处理器、32-第三无线通信模块、33-第
三WiFi模块、34-显卡、35-显示屏、41-第四处理器、42-第四无线通信模块、43-第四WiFi模
块、44-GPS芯片、45-存储芯片、46-第三时钟芯片。
具体实施方式
图1示出了本发明一种通用电力载波集中采集器的逻辑结构。
如图1所示，本发明提供的通用电力载波集中采集器包括相互独立的模拟信号采
集模块1、数字信号采集模块2、显示模块3和管理模块4，模拟信号采集模块1、数字信号采集
模块2、显示模块3和管理模块4之间相互通过有线通信方式或无线通信方式进行数据传输，
模拟信号采集模块1用于实现模拟信号的数据采集功能，数字信号采集模块2用于实现数字
信号的数据采集功能，显示模块3用于实时显示模拟信号采集模块1或数字信号采集模块采
集2的数据，并具有历史数据查询、故障代码查询、工作状况查询、多种命令设置、多种人机
交流对话的功能，管理模块4用于实现采集数据的存储、远程传输功能。下面分别对四大模
块具体的逻辑结构进行说明。
一、模拟信号采集模块
图2示出了本发明一种通用电力载波集中采集器中模拟信号采集模块的逻辑结
构。
如图2所示，模拟信号采集模块1包括第一线路板，在第一线路板上集成有第一处
理器11、第一WiFi模块12、模数转换芯片13、模拟量信号采集接口14、第一无线通信模块15、
第一时钟芯片16，第一WiFi模块12、模数转换芯片13、第一无线通信模块15、第一时钟芯片
16分别与第一处理器11连接，模拟量信号采集接口14与模数转换芯片13连接。
模拟量信号采集接口14通过传感器信号线与模拟量传感器连接，用于采集模拟量
传感器的模拟信号，模拟量传感器包括量程在4～20ma范围内的电流型传感器和0～10mv量
程、0～1V量程、0～2V量程、0～5V量程范围内的电压型传感器，模拟量传感器的数量与模拟
量信号采集接口14的数量相同，即模拟量信号采集接口14接入一个模拟量传感器，模拟量
信号采集接口14将采集到的模拟信号传送至模数转换芯片13。
优选地，模拟信号采集模块1还连接有信号防雷器，起到传感器信号线防雷保护作
用。
模数转换芯片13用于将模拟信号转换成数字信号，并传送至第一处理器11，模数
转换芯片13优选为16位及以上的模数转换芯片13。
第一无线通信模块15用于实现模拟信号采集模块1的无线通信功能。
第一WiFi模块12用于实现模拟信号采集模块1的WiFi入网功能。
第一时钟芯片16用于为第一处理器11提供时钟信号，实现自动对时功能。
第一处理器11用于处理模数转换芯片13转换成的数字信号，以及通过第一WiFi模
块12和第一无线通信模块15接收数据或传输数据。
第一处理器11扩展有CAN接口、RS485接口、RS232接口和SPI接口，用于实现数据的
有线传输功能，多种接口可以实现数据传输的通用性。
第一处理器11优先采用低功耗MCU处理器。
模拟信号采集模块1的默认通讯方式为WiFi方式，也可以通过向第一处理器11设
置指令，将模拟信号采集模块1的通讯方式修改为CAN方式、RS485方式、RS232方式或SPI方
式。
为了防止第一处理器11出现死机的情况，第一处理器11接入有看门狗电路，看门
狗电路为现有技术，故在此不再赘述。
第一处理器11还连接有工作状态指示灯，用于显示模拟量传感器的工作状态，正
常或故障。
模拟信号采集模块1还包括电源，电源为模拟信号采集模块1供电，为了防止电源
反接，电源连接有防反接电路，防反接电路可以为MOS管型防反接保护电路或二极管型防反
接保护电路。
二、数字信号采集模块
图3示出了本发明一种通用电力载波集中采集器中数字信号采集模块的逻辑结
构。
如图3所示，数字信号采集模块2包括第二线路板，在第二线路板上集成有第二处
理器21、第二WiFi模块22、第二无线通信模块23、数字量信号采集接口24和第二时钟芯片
25，第二WiFi模块22、第二无线通信模块23、数字量信号采集接口24和第二时钟芯片25分别
与第二处理器21连接，
第二WiFi模块22用于实现数字信号采集模块2的WiFi入网功能。
第二无线通信模块23用于实现数字信号采集模块2的无线通信功能，为第二处理
器21输入数据，或为第二处理器21输出数据。
数字量信号采集接口24通过传感器信号线与数字量传感器连接，用于采集数字量
传感器的数字信号，数字量信号采集接口24将采集到的数字信号传输至第二处理器21，一
个数字量信号采集接口24接入一个数字量传感器。
第二时钟芯片25用于为第二处理器21提供时钟信号，实现自动对时功能。
第二处理器21用于对接收到的数据进行处理，具体地，将数字量信号采集接口24
采集到的数据通过第二WiFi模块22或第二无线通信模块23传送出去，或者通过第二WiFi模
块22或第二无线通信模块23接收数据。
第二处理器21扩展有CAN接口、RS485接口、RS232接口和SPI接口，用于实现数据的
有线传输功能，多种接口可以实现数据传输的通用性。
第二处理器21优先采用低功耗MCU处理器。
数字信号采集模块2默认的通信方式为WiFi方式，但可以通过向第二处理器21设
置指令，将数字信号采集模块2的通讯方式修改为CAN方式、RS485方式、RS232方式或SPI方
式。
优选地，数字信号采集模块2还连接有信号防雷器，起到传感器信号线防雷保护作
用。
为了防止第二处理器21出现死机的情况，第二处理器21接入有看门狗电路，看门
狗电路为现有技术，故在此不再赘述。
第二处理器21还连接有工作状态指示灯，用于显示数字量传感器的工作状态，正
常或故障。
数字信号采集模块2还包括电源，电源为数字信号采集模块2供电，为了防止电源
反接，电源连接有防反接电路，防反接电路可以为MOS管型防反接保护电路或二极管型防反
接保护电路。
三、显示模块
图4示出了本发明一种通用电力载波集中采集器中显示模块的逻辑结构。
如图4所示，显示模块3包括第三线路板和显示屏35，在第三线路板上集成有第三
处理器31、第三无线通信模块32、第三WiFi模块33和显卡34，第三无线通信模块32、第三
WiFi模块33和显卡34分别与第三处理器31连接，第三无线通信模块32还分别与第一无线通
信模块15、第二无线通信模块23进行无线通信，显卡34与显示屏35连接。
第三处理器31扩展有CAN接口、RS485接口、RS232接口和SPI接口，实现显示模块3
的有线传输功能。
第三无线通信模块32用于实现显示模块3的无线通信功能，将接收到的数据传送
至第三处理器31。
第三WiFi模块33用于实现显示模块3的WiFi入网功能，将接收到的数据传送至第
三处理器31。
显示屏35用于显示第三处理器31接收到的数据。
显示模块3具体可以实现为智能手机或平板电脑，
操作系统为主流的Android系统或iOS系统，也可以通过安装APP观测显示的数据。
四、管理模块
图5示出了本发明一种通用电力载波集中采集器中管理模块的逻辑结构。
如图5所示，管理模块4包括第四线路板，在第四线路板上集成有第四处理器41、第
四无线通信模块42、第四WiFi模块43、GPS芯片44、存储芯片45、第三时钟芯片46，第四无线
通信模块42、第四WiFi模块43、GPS芯片44、存储芯片45、第三时钟芯片46分别与第四处理器
41连接，第四无线通信模块42还分别与第一无线通信模块15、第二无线通信模块23进行无
线通信。
第四无线通信模块42用于实现管理模块4的无线通信功能。
第四WiFi模块43用于实现管理模块4的WiFi入网功能。
GPS芯片44用于实现管理模块4的GPS定位功能。
第三时钟芯片46用于为第四处理器41提供时钟信号，实现自动对时功能。
第四处理器41用于实现各类监测数据的存储和远程传输功能，第四处理器41扩展
有CAN接口、RS485接口、RS232接口和SPI接口，用于实现数据的有线传输功能，多种接口可
以实现数据传输的通用性。第四处理器41还用于对模拟信号采集模块和数字信号采集模块
进行管理，增加或减少模拟信号采集模块和数字信号采集模块的数量，还可以通过外部指
令确定一种或多种类型传感器的启用或停止；
第四处理器41优选为嵌入式高速低功耗MCU处理器。
存储芯片45用于对第四处理器41接收到的数据进行存储，存储芯片45可以为
FLASH卡、CF卡或SD卡，且能够适应低温环境。
为了防止第四处理器41出现死机的情况，第四处理器41接入有看门狗电路，看门
狗电路为现有技术，故在此不再赘述。
第四处理器41还连接有工作状态指示灯，用于显示传感器的工作状态是否正常。
管理模块4还包括电源，电源为管理模块4供电，为了防止电源反接，电源连接有防
反接电路，防反接电路可以为MOS管型防反接保护电路或二极管型防反接保护电路。
上述内容详细说明了模拟信号采集模块、数字信号采集模块、显示模块和管理模
块的逻辑结构，模拟信号采集模块、数字信号采集模块、显示模块和管理模块可以通过各自
的WiFi模块或无线通信模块实现无线方式的数据交互，也可以通过各类接口实现有线方式
的数据交互。
当本发明提供的通用电力载波集中采集器需要扩充时，可根据增加的传感器类
型，选择增加相应的模拟信号采集模块或数字信号采集模块，处理模块能自动识别模拟信
号采集模块与数字信号采集模块，并通过设置确定采集模块的增加与减少。对于同类型的
采集模块可插拔互换，通过软件设置采集模块的地址，使应用更方便。
本发明不仅可以应用到电力载波领域，也可应用到其他领域的远程监控管理。