一种分布式智能集中器
技术领域
本实用新型涉及集中器技术领域，尤其涉及一种分布式智能集中器。
背景技术
随着物联网技术的不断发展，智能校园、智能小区、智慧水表、智慧环保、智能电表等不断推进，给人们的生活和学习都带来了极大的方便。
以智能水表为例，智能水表通过光电直读、脉冲计量、超声波计量等方式直接或间接获取用水量，然后以蓝牙、LoRa（Long Range Radio，远距离无线电）、NB-IoT（NarrowBand Internet of Things，窄带物联网）等无线技术为传输通道，将水表相关数据上传到云平台，实现水表的智能集抄和管控。
上述不同系统大多是单独设计和施工，导致布线复杂，施工强度很大、工程实践很长，同时，现有的集中器虽然起到采集信息集中的作用，但大多集中器集中的采集数据较为单一，扩展性差，难以实现大范围以及多广度的数据集中。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种具有存储大容量数据功能的集中器”，其公告号：CN206363522U，其申请日：2016年12月29日，包含集中器主体前端设置有GPRS通讯模块、LED显示屏、异常状态报警器和SD卡插槽结构，所述集中器主体左右两端分别设置有第一扩展接口和第二扩展接口，所述集中器主体的底端设置有数据传输接口，所述集中器主体内部设置有MCU模块、数据接收发送模块和存储器，所述SD卡插槽结构包括第一SD卡插槽结构和第二SD卡插槽结构，所述数据传输接口包括第一数据传输接口和第二数据传输接口，所述第一扩展接口、所述第二扩展接口、所述第一SD卡插槽结构、所述第二SD卡插槽结构、所述第一数据传输接口、所述第二数据传输接口均与所述数据接收发送模块连接，所述MCU模块分别与所述GPRS通讯模块、所述LED显示屏、所述异常状态报警器、所述数据接收发送模块和所述存储器连接。该申请的集中器数据接口较少，同时，模拟量数据输入接口单一，能接受的传感器数据类型较少，使用广度较窄，无法适用于不同传感器的采集数据集中。
发明内容
本实用新型主要解决现有的技术中集中器布线复杂、可扩展性差以及无法进行多模拟量数据集中的问题；提供一种分布式智能集中器，采用无线通信，减少布线复杂度，降低成本，可进行分布式布置，数据采集广、准确性高和可扩展性强。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种分布式智能集中器，包括MCU、供电模块、稳压模块、RS485模块、GPRS模块、RS232模块、显示模块、若干个A/D转换模块和存储模块，所述供电模块分别与稳压模块、若干个A/D转换模块以及显示模块连接，所述稳压模块分别与MCU、RS485模块、GPRS模块、RS232模块以及存储模块连接，所述RS485模块、GPRS模块、RS232模块、显示模块、若干个A/D转换模块和存储模块均与MCU连接。设置存储模块和多个A/D转换模块，允许多个模拟量数据进行传递，并通过存储模块进行数据的保存，可扩展性强，防止数据在没有传递到服务器之前丢失，设置GPRS无线通信模块，减少传感器与集中器连接时的布线问题，降低成本。
作为优选，所述的供电模块包括电源VCC、供电芯片、电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电容C51、电容C52、电容C53、电容C5A、电容C5B、电容C5C和电感LP2，所述供电芯片的IN端与电源VCC连接，所述供电芯片的EN端经电阻R51与电源VCC连接，所述供电芯片的SS端经电容C51接地，所述供电芯片的BS端与电容C53的一端连接，所述电容C53的另一端分别与供电芯片的SW端以及电感LP2的一端连接，所述电感LP2的另一端分别与电容C5A的正极、电容C5B的正极、电容C5C的正极以及电阻R54的一端连接，所述电容C5A的负极、电容C5B的负极以及电容C5C的负极均接地，所述电阻R54的另一端分别与供电芯片的FB端以及电阻R53的一端连接，所述电阻R53的另一端与电阻R52连接，所述电阻R52经电容C52与供电芯片的COMP端连接。电源VCC采用电容电源，多个电容并联形成电源，提供稳定的电压输出。
作为优选，所述的稳压模块包括稳压芯片、电容CP0、电容CP1、电容CP2、电容CP3、电容CP01和电容CP02，所述电容CP01的一端分别与电容CP02的一端、电容CP0的正极、电容CP1的正极以及稳压芯片的Vin端连接，所述电容CP01的另一端、电容CP02的另一端、电容CP0的负极以及电容CP1的负极均接地，所述电容CP2的正极分别与电容CP3的正极以及稳压芯片的Vout端连接，所述电容CP2的负极以及电容CP3的负极均接地。稳压模块将供电模块的电压转换成MCU以及RS485模块、GPRS模块、RS232模块的3.3V电压，方便MCU以及RS485模块、GPRS模块、RS232模块正常工作。
作为优选，所述的RS485模块包括RS485通讯芯片、电阻R413、电阻R423、电阻R433、电阻R443以及电阻R453，所述RS485通讯芯片的接收器输出端与MCU的PC11脚连接，所述RS485通讯芯片的接收器输出使能端和驱动器接收使能端连接后与MCU的PD0脚连接，所述RS485通讯芯片的驱动器输入端与MCU的PC10脚连接，所述RS485通讯芯片的电源端与稳压模块连接，所述RS485通讯芯片的接收器同相输入端分别与电阻R433的一端、电阻R413的一端以及电阻R453的一端连接，所述电阻R433的另一端与稳压模块连接，所述电阻R453的另一端与端口CON1连接，所述电阻R413的另一端分别与电阻R443的一端、电阻R423的一端以及RS485通讯芯片的接收器反向输入端连接，所述电阻R443的另一端与端口CON2连接，所述电阻R423的另一端接地。RS485通讯芯片的型号为MAX485。
作为优选，所述的GPRS模块包括GPRS芯片、SIM芯片、静电保护芯片、发光二极管LED、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容CSD、电容CSC、电容CSR和电容CSV，所述GPRS芯片的NETLIGHT脚经电阻R1分别与发光二极管LED的阳极以及电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与MCU的PB13脚连接，所述发光二极管LED的阴极接地，所述GPRS芯片的PWRKEY脚与MCU的PB11脚连接，所述GPRS芯片的DTR脚与MCU的PB1脚连接，所述GPRS芯片的RI脚与MCU的PB0脚连接，所述GPRS芯片的DCD脚与MCU的PA7脚连接，所述GPRS芯片的NRESET脚经电阻R3与稳压电路连接，所述GPRS芯片的SIMDATA脚分别与电容CSD的一端以及电阻R4的一端连接，所述电容CSD的另一端接地，所述电阻R4的另一端分别与SIM芯片的I/O脚以及静电保护芯片连接，所述SIM芯片的VCC脚经电容CSV接地，所述SIM芯片的RST脚分别与静电保护芯片以及电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端分别与GPRS芯片的SIMRST脚以及电容CSR的一端连接，所述电容CSR的另一端接地，所述SIM芯片的CLK脚分别与静电保护芯片以及电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与GPRS芯片的SIMCLK脚以及电容CSC的一端连接，所述电容CSC的另一端接地。静电保护芯片的型号为SMF05C。实现GPRS模块数据传输的静电保护，减少数据丢失的可能性。
作为优选，还包括上盖和基体，所述基体与上盖螺栓连接，所述MCU、供电模块、稳压模块、RS485模块、GPRS模块、RS232模块、显示模块和存储模块均安装在基体内，所述基体的一侧安装有电源插口，所述上盖上设置有操作面板，所述操作面板上安装有若干个操作按键，所述电源插口的一侧安装有若干个指示灯，所述上盖上安装有显示屏，所述基体的一侧安装有SD卡槽，所述SD卡槽的一侧设置有GPRS信号灯，所述基体的一侧还设置有若干个接口。设置SD卡槽，在集中器接收数据时，可将数据存储在SD卡中，进行数据的移动式传递，实现数据的另一种方式存储和传递，同时起到了数据备份的作用。
本实用新型的有益效果是：（1）通过设置多个A/D转换模块，实现集中器的多模拟数据采集，使得集中器的可扩展性强，能配合多种不同类型的传感器工作；（2）通过GPRS模块进行无线通信，减少集中器与传感器之间的布线连接，实现分布式布置，更加方便和准确的接收传感器传递的数据信息，加快工程施工速度；（3）设置SD卡槽，可通过SD卡进行数据的移动式传递和数据备份，防止数据丢失。
附图说明
图1是实施例一的智能集中器的连接框图。
图2是实施例一的供电模块的电路原理图。
图3是实施例一的稳压模块的电路原理图。
图4是实施例一的RS485模块的电路原理图。
图5是实施例一的GPRS模块的部分电路原理图。
图6是实施例一的基体的结构示意图。
图中1.供电模块，2.稳压模块，3.MCU，4.显示模块，5.GPRS模块，6.RS485模块，7.RS232模块，8.存储模块，9.A/D转换模块，10.操作面板，11.电源插口，12.SD卡槽，13.操作按键，14.指示灯，15.显示屏，16.GPRS信号灯，17.接口。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一：一种分布式智能集中器，如图1所示，包括MCU3、供电模块1、稳压模块2、RS485模块6、GPRS模块5、RS232模块7、显示模块4、若干个A/D转换模块9、存储模块8、上盖和基体，供电模块1分别与稳压模块2、若干个A/D转换模块9以及显示模块4连接，稳压模块2分别与MCU3、RS485模块6、GPRS模块5、RS232模块7以及存储模块8连接，RS485模块6、GPRS模块5、RS232模块7、显示模块4、若干个A/D转换模块9和存储模块8均与MCU3连接，如图6所示，基体与上盖螺栓连接，MCU3、供电模块1、稳压模块2、RS485模块6、GPRS模块5、RS232模块7、显示模块4和存储模块8均安装在基体内，基体的一侧安装有电源插口11，上盖上设置有操作面板10，操作面板10上安装有若干个操作按键13，操作按键13的一侧安装有若干个指示灯14，上盖上安装有显示屏15，基体的一侧安装有SD卡槽12，SD卡槽12的一侧设置有GPRS信号灯16，基体的一侧还设置有若干个接口17。
如图2所示，供电模块1包括电源VCC、供电芯片、电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电容C51、电容C52、电容C53、电容C5A、电容C5B、电容C5C和电感LP2，供电芯片的IN端与电源VCC连接，供电芯片的EN端经电阻R51与电源VCC连接，供电芯片的SS端经电容C51接地，供电芯片的BS端与电容C53的一端连接，电容C53的另一端分别与供电芯片的SW端以及电感LP2的一端连接，电感LP2的另一端分别与电容C5A的正极、电容C5B的正极、电容C5C的正极以及电阻R54的一端连接，电容C5A的负极、电容C5B的负极以及电容C5C的负极均接地，电阻R54的另一端分别与供电芯片的FB端以及电阻R53的一端连接，电阻R53的另一端与电阻R52连接，电阻R52经电容C52与供电芯片的COMP端连接。供电芯片的型号为M2305，通过供电模块1实现MCU3、GPRS模块5、RS485模块6以及RS232模块7的稳定供电。
如图3所示，稳压模块2包括稳压芯片、电容CP0、电容CP1、电容CP2、电容CP3、电容CP01和电容CP02，电容CP01的一端分别与电容CP02的一端、电容CP0的正极、电容CP1的正极以及稳压芯片的Vin端连接，电容CP01的另一端、电容CP02的另一端、电容CP0的负极以及电容CP1的负极均接地，电容CP2的正极分别与电容CP3的正极以及稳压芯片的Vout端连接，电容CP2的负极以及电容CP3的负极均接地。稳压芯片的型号为AS1117-3.3。
如图4所示，RS485模块6包括RS485通讯芯片、电阻R413、电阻R423、电阻R433、电阻R443以及电阻R453，RS485通讯芯片的接收器输出端与MCU3的PC11脚连接，RS485通讯芯片的接收器输出使能端和驱动器接收使能端连接后与MCU3的PD0脚连接，RS485通讯芯片的驱动器输入端与MCU3的PC10脚连接，RS485通讯芯片的电源端与稳压模块2连接，RS485通讯芯片的接收器同相输入端分别与电阻R433的一端、电阻R413的一端以及电阻R453的一端连接，电阻R433的另一端与稳压模块2连接，电阻R453的另一端与端口CON1连接，电阻R413的另一端分别与电阻R443的一端、电阻R423的一端以及RS485通讯芯片的接收器反向输入端连接，电阻R443的另一端与端口CON2连接，电阻R423的另一端接地。RS485通讯芯片的型号为MAX485，MCU3的型号为STM32F103C8T6。
如图5所示，GPRS模块5包括GPRS芯片、SIM芯片、静电保护芯片、发光二极管LED、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容CSD、电容CSC、电容CSR和电容CSV，GPRS芯片的NETLIGHT脚经电阻R1分别与发光二极管LED的阳极以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与MCU3的PB13脚连接，发光二极管LED的阴极接地，GPRS芯片的PWRKEY脚与MCU3的PB11脚连接，GPRS芯片的DTR脚与MCU3的PB1脚连接，GPRS芯片的RI脚与MCU3的PB0脚连接，GPRS芯片的DCD脚与MCU3的PA7脚连接，GPRS芯片的NRESET脚经电阻R3与稳压电路连接，GPRS芯片的SIMDATA脚分别与电容CSD的一端以及电阻R4的一端连接，电容CSD的另一端接地，电阻R4的另一端分别与SIM芯片的I/O脚以及静电保护芯片连接，SIM芯片的VCC脚经电容CSV接地，SIM芯片的RST脚分别与静电保护芯片以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端分别与GPRS芯片的SIMRST脚以及电容CSR的一端连接，电容CSR的另一端接地，SIM芯片的CLK脚分别与静电保护芯片以及电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端分别与GPRS芯片的SIMCLK脚以及电容CSC的一端连接，电容CSC的另一端接地。GPRS芯片SIM800A。
在实际应用中，传感器数据通过GPRS模块5进行无线传输传递到智能集中器，也可以通过RS485或RS232进行有线传输传递到集中器，通过集体上的接口17进行通讯电线的连接，在GPRS数据端口与GPRS芯片之间设置有光电耦合器，实现主电路与外部端口的光电隔离，有效保护电路，通过设置多个A/D转换模块9以及SD卡槽12，在SD卡槽12内插入SD卡，可实现多种不同类型的传感器的数据接收，解决集中器本身的存储模块8存储量较小的问题，提供一个可移动式的存储设备，防止数据丢失。
以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
