基于数据采集业务的双模4G公专网在线切换装置和方法
技术领域
本发明涉及电力数据信息采集技术领域，具体涉及一种采集数据的基于数据采集业务的双模4G公专网络在线切换装置和方法。
背景技术
现今电力数据信息采集的通讯网络一般有两种方式：一种是公共移动互联（下述统一称为公网），另一种是电力1.8G专用的移动互联方式（下述统一称为专网），公网已经发展了好多年，网络部署比较完善，信号的覆盖面积比较广，适合一般用户及需要不断更换工作生活场所的用户使用。但是，对于电力数据信息采集的各方面效应来看，专网具有比公网更高的可靠性，在任何时刻都可接入网络进行通信，并且专网可以使用户能自由管控，提升服务质量，更有甚者，专网采用不同层次的加密方式，可以保证信息的安全，也节省费用。
现在随着专网技术的发展，由于专网部署时间短，很多地方还没1.8G的电力4G网络信号。对于远端的采集设备，在没有专网覆盖时，若想使用专网，则必须到现场更换设备，如此一来就会需要大量的人力资源和成本的浪费，所以现如今公网与专网的切换还没能做到自主切换。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种在1.8G的电力4G网络信号的地区，能自由切换公专网络的装置和实现这种装置的方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于数据采集业务的双模4G公专网络在线切换装置，包括路由模块、通信模块、主控芯片、电源模块、网口模块。
所述路由模块包括电源接口、复位接口RST_GD、网口接口、USB接口、开关模块控制脚SIM_CTLR,以及串口。
所述路由电源接口包括+3.3V_350、GND。
所述网口接口包括LAN1接口和LAN2接口；所述LAN1接口包括LAN4_LED、TP4、TN4、RP4、RN4；所述LAN2接口包括LAN0_LED、TP0、TN0、RP0、RN0。
所述USB接口包括USB_DM、USB_DP。
所述串口包括P0.9_RXD、P0.8_TXD。
所述通信模块包括电源接口、USB接口、开关模块控制脚SIM_CTLR；
电源接口包括+3.9V、GND。
所述USB接口包括USB_DM、USB_DP。
所述主控芯片包括电源接口、复位接口RST_350以及串口。
所述电源接口包括+3.3V、GND。
所述串口包括P0.9_RXD、P0.8_TXD。
所述网口模块包括电源接口、网口接口。
所述网口接口包括LAN3接口和LAN4接口；所述LAN3接口包括LAN4_LED、TP4、TN4、RP4、RN4；所述LAN4接口包括LAN0_LED、TP0、TN0、RP0、RN0。
所述电源模块包括复位接口、电源接口；
所述复位接口包括复位接口RST_350和复位接口RST_GD；
所述电源接口包括+3.3V、+3.3V_350、+3.9V和GND。
所述电源模块的RST_350与主控芯片的RST_350电信号连接；所述电源模块的RST_GD与路由的RST_GD电信号连接；所述电源模块的+3.3V和主控芯片的+3.3V电信号连接；所述电源模块的+3.3V_350和路由模块以及网口的+3.3V_350电信号连接；所述电源模块的+3.9V和通信模块的+3.9V电信号连接；所述电源模块的GND和主控芯片、路由模块、通信模块以及网口的GND电信号连接。
所述路由模块的LAN1接口和网口模块的LAN3接口对应电信号连接；所述路由模块的LAN2接口和网口模块的LAN4接口对应电信号连接；所述路由模块的USB接口与通信模块的USB接口对应电信号连接；所述路由模块的开关模块控制与通信模块的开关模块控制电信号连接；所述路由模块的串口与主控芯片的串口对应电信号连接。
工作方式：电源模块通电后，对主控芯片、路由模块、通信模块、网口模块提供电源，主控芯片通电启动后，通过RST_350来控制电源模块，达到控制路由模块电源的目的，通过串口读取路由模块的数据信息并发送控制指令；路由模块通过RST_GD来控制电源模块，达到控制通信模块电源的目的，通过USB接口来读取通信模块的数据信息并发送控制指令，通过SIM_CTRL来控制SIM卡的切换，来实现公专网的自由切换。
较佳的，还包括数据采集模块，所述数据采集模块通过485接口采集被采设备的数据，并通过LAN3接口和LAN4接口将采集到的数据传入到路由模块。
较佳的，所述数据采集模块包括电源模块、主控芯片、485采集模块、存储模块、时钟模块以及显示模块；
所述电源模块对主控芯片、485采集模块、存储模块、时钟模块以及显示模块供电；所述主控芯片通过串口连接485采集模块，通过485采集模块向被采设备发送采集命令并读取采集到的信息；所述主控芯片通过I2C和时钟、存储模块连接，主控芯片将数据信息存储到存储模块里，所述数据信息还包含有时钟模块提供的当前时间信息；所述主控芯片通过I/O接口与显示模块连接，来显示数据采集模块的正常运行状态和485采集模块的通信状态。
较佳的，所述485采集模块包括4路485接口。
较佳的，所述4路485接口并联连接，与主控芯片电信号连接。
所述485接口包括信号隔离芯片、电源隔离芯片、485芯片和保护组件，所述信号隔离芯片包括TLP2362，所述电源隔离芯片包括B_S-3WR2,所述保护组件包括瞬态抑制二极管；所述信号隔离芯片通过TLP2362进行电信号-光信号-电信号的转变（TLP2362是使用光敏染料分子来捕获光子的能量，染料分子吸收光子能量后将使半导体的带负电的电子和带正电的空穴分离，实现电信号-光信号-电信号的转变，保护电路信号），所述电源隔离芯片通过B_S-3WR2实现变压器耦合，所述485芯片将TTL协议转换为485协议，所述保护组件通过瞬态抑制二极管实现对485信号的保护，主控芯片输出的指令通过信号隔离芯片完成信号的转变，转变的信号输入到485芯片进行协议转换，保护组件再将转换后的信号输出到被采设备；被采数据再依次通过保护组件、485芯片、信号隔离芯片传输回主控芯片。
较佳的，所述保护组件还包括放电管、自恢复保险丝和压敏电阻，所述压敏电阻一端连接机壳，另一端接入485芯片电路，所述放电管一端接入机壳，另一端接入自恢复保险丝，所述自恢复保险丝直接接入485芯片电路，防止雷击。
所述485采集电路还包括一个232接口。
较佳的，所述232接口包括信号隔离芯片、电源隔离芯片、232芯片和保护组件，所述信号隔离芯片包括TLP2362，所述电源隔离芯片包括B_S-3WR2,所述保护组件包括瞬态抑制二极管；所述信号隔离芯片通过TLP2362进行电信号-光信号-电信号的转变（TLP2362是使用光敏染料分子来捕获光子的能量，染料分子吸收光子能量后将使半导体的带负电的电子和带正电的空穴分离，实现电信号-光信号-电信号的转变，保护电路信号），所述电源隔离芯片通过B_S-3WR2实现变压器耦合，所述232芯片将TTL协议转换为232协议，所述保护组件通过瞬态抑制二极管实现对232信号的保护，主控芯片输出的指令通过信号隔离芯片完成信号的转变，转变的信号输入到232芯片进行协议转换，保护组件再将转换后的信号输出到被采设备；被采数据再依次通过保护组件、232芯片、信号隔离芯片传输回主控芯片。
所述保护组件还包括放电管、自恢复保险丝和压敏电阻，防止雷击。
本发明还提出一种基于数据采集业务的双模4G公专网络在线切换方法，包括路由模块、通信模块、主控芯片、电源模块、网口、数据采集模块；通信模块包括两个SIM卡，一个SIM卡为公网卡，一个SIM卡为专网卡；
路由模块通过usb 接口与通信模块进行通信，读取通信模块获取到的专网信息，若专网信号强度达到通信要求阈值，路由模块通过专网卡进行专网通信，数据采集模块通过专网和服务器平台链接；
若信号强度达不到通信要求阈值，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR，将SIM卡切换到到公网卡，路由模块通过公网卡进行公网通信，数据采集模块通过公网和服务器平台链接。
较佳的，在公网通信的空闲期，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR将SIM 卡切换到专网卡上，再次读取通信模块获取到的专网信息，若专网信号强度达到通信要求阈值，路由模块通过专网卡进行专网通信，数据采集模块通过专网和服务器平台链接；
若信号强度达不到通信要求阈值，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR，将SIM卡切换到到公网卡，路由模块通过公网卡进行公网通信，数据采集模块通过公网和服务器平台链接，由此实现公网通信的空闲期公专网的检测与切换。
较佳的，在专网通信的情况下，路由模块读取通信模块获取到的专网信息，若专网信号强度达到通信要求阈值，路由模块通过专网卡进行专网通信，数据采集模块通过专网和服务器平台链接；
若信号强度达不到通信要求阈值，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR，将SIM卡切换到到公网卡，路由模块通过公网卡进行公网通信，数据采集模块通过公网和服务器平台链接，由此实现专网通信信号不佳的检测，以及专网通信信号不佳的情况下，专网转公网的网络切换。
有益效果：
（1）路由模块通过usb 接口与通信模块进行通信，读取通信模块获取到的专网信息，若专网信号强度达到通信要求阈值，路由模块通过专网卡进行专网通信。若信号强度达不到通信要求阈值，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR，将SIM卡切换到到公网卡，路由模块通过公网卡进行公网通信，由此实现了基于数据采集业务的双模4G公专网络在线切换。
（2）本发明还设置了485采集模块、存储模块、时钟模块以及显示模块；主控芯片通过串口连接485采集模块，通过485采集模块向被采设备发送采集命令并读取采集到的信息；主控芯片通过I2C和时钟、存储模块连接，主控芯片将数据信息存储到存储模块里，数据信息还包含有时钟模块提供的当前时间信息；主控芯片通过I/O接口与显示模块连接，来显示数据采集模块的正常运行状态和485采集模块的通信状态。由此实现了数据采集。
（3）本发明485接口包括信号隔离芯片、电源隔离芯片、485芯片和保护组件，信号隔离芯片包括TLP2362，电源隔离芯片包括B_S-3WR2,保护组件包括瞬态抑制二极管；信号隔离芯片通过TLP2362进行电信号-光信号-电信号的转变，TLP2362使用光敏染料分子来捕获光子的能量，染料分子吸收光子能量后将使半导体的带负电的电子和带正电的空穴分离，实现电信号-光信号-电信号的转变，由此实现了保护电路信号。
（4）本发明保护组件还包括放电管、自恢复保险丝和压敏电阻，放电管一端接入机壳，另一端接入自恢复保险丝，自恢复保险丝直接接入485芯片电路，放电管实现了防止雷击的功能。
（5）设置了4路485接口，以及一路232接口，可以实现4路485通信，以及1路232通信，由此实现了设备的多路信息采集，提高了设备的通用性。
附图说明
图1基于数据采集业务的双模4G公专网络在线切换装置电路结构示意图；
图2为数据采集模块电路结构示意图；
图3为485采集模块电路结构示意图；
图4为485接口电路结构示意图；
图5为保护组件电路结构示意图；
图6为232芯片电路结构示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
实施例1：如图1所示，一种基于数据采集业务的双模4G公专网络在线切换装置，包括电源模块4、网口模块5、通信模块2、主控芯片3、路由模块1。
所述路由模块1包括电源接口11、复位接口RST_GD 12、网口接口13、USB接口14、开关模块控制脚SIM_CTLR 15,以及串口16。
所述路由电源接口11包括+3.3V_350、GND。
所述网口接口13包括LAN1接口131和LAN2接口132；所述LAN1接口131包括LAN4_LED、TP4、TN4、RP4、RN4；所述LAN2接口132包括LAN0_LED、TP0、TN0、RP0、RN0。
所述USB接口14包括USB_DM、USB_DP。
所述串口16包括P0.9_RXD、P0.8_TXD。
所述通信模块2包括电源接口21、USB接口22、开关模块控制脚SIM_CTLR 23；
电源接口21包括+3.9V、GND。
所述USB接口22包括USB_DM、USB_DP。
所述主控芯片3包括电源接口31、复位接口RST_350 32以及串口33。
所述电源接口31包括+3.3V、GND。
所述串口33包括P0.9_RXD、P0.8_TXD。
所述网口模块5包括电源接口51、网口接口52。
所述网口接口52包括LAN3接口521和LAN4接口522；所述LAN1接口521包括LAN4_LED、TP4、TN4、RP4、RN4；所述LAN2接口522包括LAN0_LED、TP0、TN0、RP0、RN0。
所述电源模块4包括复位接口41、电源接口42；
所述复位接口41包括复位接口RST_350和复位接口RST_GD；
所述电源接口42包括+3.3V、+3.3V_350、+3.9V和GND。
所述电源模块4的RST_350与主控芯片3的RST_350电信号连接；所述电源模块4的RST_GD与路由模块1的RST_GD电信号连接；所述电源模块4的+3.3V和主控芯片3的+3.3V电信号连接；所述电源模块4的+3.3V_350和路由模块1以及网口模块5的+3.3V_350电信号连接；所述电源模块4的+3.9V和通信模块2的+3.9V电信号连接；所述电源模块4的GND和主控芯片3、路由模块1、通信模块2以及网口模块5的GND电信号连接。
所述路由模块1的LAN1接口131和网口模块5的LAN3接口521对应电信号连接；所述路由模块1的LAN2接口132和网口模块5的LAN4接口522对应电信号连接；所述路由模块1的USB接口14与通信模块2的USB接口22对应电信号连接；所述路由模块1的开关模块控制脚SIM_CTLR 15与通信模块2的开关模块控制脚SIM_CTLR 23电信号连接；所述路由模块1的串口16与主控芯片3的串口33对应电信号连接。
工作方式：电源模块通电后，对主控芯片、路由模块、通信模块、网口模块提供电源，主控芯片通电启动后，通过RST_350来控制电源模块，达到控制路由模块电源的目的，通过串口读取路由模块的数据信息并发送控制指令；路由模块通过RST_GD来控制电源模块，达到控制通信模块电源的目的，通过USB接口来读取通信模块的数据信息并发送控制指令，通过SIM_CTRL来控制SIM卡的切换，来实现公专网的自由切换。
较佳的，还包括数据采集模块6，所述数据采集模块通过485接口采集被采设备的数据，并通过LAN3接口521和LAN4接口522将采集到的数据传入到路由模块1。
较佳的，所述数据采集模块包括电源模块61、主控芯片62、485采集模块63、存储模块64、时钟模块65以及显示模块66；
所述电源模块61对主控芯片62、485采集模块63、存储模块64、时钟模块65以及显示模块66供电；所述主控芯片62通过串口连接485采集模块63，通过485采集模块63向被采设备发送采集命令并读取采集到的信息；所述主控芯片62通过I2C和时钟、存储模块64连接，主控芯片62将数据信息存储到存储模块64里，所述数据信息还包含有时钟模块65提供的当前时间信息；所述主控芯片62通过I/O接口与显示模块66连接，来显示数据采集模块的正常运行状态和485采集模块63的通信状态。
较佳的，所述485采集模块63包括4路485接口7。
较佳的，所述4路485接口7并联连接，与主控芯片62电信号连接。
所述485接口7包括信号隔离芯片71、电源隔离芯片72、485芯片73和保护组件74，所述信号隔离芯片71包括TLP2362，所述电源隔离芯片72包括B_S-3WR2,所述保护组件74包括瞬态抑制二极管；所述信号隔离芯片71通过TLP2362进行电信号-光信号-电信号的转变，TLP2362是使用光敏染料分子来捕获光子的能量，染料分子吸收光子能量后将使半导体的带负电的电子和带正电的空穴分离，实现电信号-光信号-电信号的转变，保护电路信号，所述电源隔离芯片72通过B_S-3WR2实现变压器耦合，所述485芯片73将TTL协议转换为485协议，所述保护组件74通过瞬态抑制二极管实现对485信号的保护，主控芯片62输出的指令通过信号隔离芯片71完成信号的转变，转变的信号输入到485芯片进行协议转换，保护组件74再将转换后的信号输出到被采设备；被采数据再依次通过保护组件74、485芯片73、信号隔离芯片71传输回主控芯片62。
较佳的，所述保护组件74还包括放电管、自恢复保险丝和压敏电阻，所述压敏电阻一端连接机壳，另一端接入485芯片电路，所述放电管一端接入机壳，另一端接入自恢复保险丝，所述自恢复保险丝直接接入485芯片电路，由此可实现保护电路，防止雷击。
所述485采集电路63还包括一个232接口8。设置了4路485接口，以及一路232接口，可以实现4路485通信，以及1路232通信，由此实现了设备的多路信息采集，提高了设备的通用性。
较佳的，所述232接口为使用232芯片替换485芯片后的接口电路，其余组成电路与485接口相同，即所述232接口也可通过保护组件、信号隔离芯片和电源隔离芯片保护电路，防止雷击。
工作方式：电源模块通电后，对主控芯片、路由模块、通信模块、网口模块提供电源，主控芯片通电启动后，通过RST_350来控制电源模块，达到控制路由模块电源的目的，通过串口读取路由模块的数据信息并发送控制指令；路由模块通过RST_GD来控制电源模块，达到控制通信模块电源的目的，通过USB接口来读取通信模块的数据信息并发送控制指令，通过SIM_CTRL来控制SIM卡的切换，来实现公专网的自由切换。
路由模块通过usb 接口与通信模块进行通信，读取通信模块获取到的专网信息，若专网信号强度达到通信要求阈值，路由模块通过专网卡进行专网通信。若信号强度达不到通信要求阈值，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR，将SIM卡切换到到公网卡，路由模块通过公网卡进行公网通信，由此实现了基于数据采集业务的双模4G公专网络在线切换。
实施例2：本发明还提出一种基于数据采集业务的双模4G公专网络在线切换方法，包括路由模块、通信模块、主控芯片、电源模块、网口、数据采集模块；通信模块包括两个SIM卡，一个SIM卡为公网卡，一个SIM卡为专网卡；
路由模块通过usb 接口与通信模块进行通信，读取通信模块获取到的专网信息，若专网信号强度达到通信要求阈值，路由模块通过专网卡进行专网通信，数据采集模块通过专网和服务器平台链接；
若信号强度达不到通信要求阈值，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR，将SIM卡切换到到公网卡，路由模块通过公网卡进行公网通信，数据采集模块通过公网和服务器平台链接。
较佳的，在公网通信的空闲期，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR将SIM 卡切换到专网卡上，再次读取通信模块获取到的专网信息，若专网信号强度达到通信要求阈值，路由模块通过专网卡进行专网通信，数据采集模块通过专网和服务器平台链接；
若信号强度达不到通信要求阈值，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR，将SIM卡切换到到公网卡，路由模块通过公网卡进行公网通信，数据采集模块通过公网和服务器平台链接，由此实现公网通信的空闲期公专网的检测与切换。
较佳的，在专网通信的情况下，路由模块读取通信模块获取到的专网信息，若专网信号强度达到通信要求阈值，路由模块通过专网卡进行专网通信，数据采集模块通过专网和服务器平台链接；
若信号强度达不到通信要求阈值，路由模块通过控制开关模块控制脚SIM_CTLR，将SIM卡切换到到公网卡，路由模块通过公网卡进行公网通信，数据采集模块通过公网和服务器平台链接，由此实现专网通信信号不佳的检测，以及专网通信信号不佳的情况下，专网转公网的网络切换。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
