基于RSdetection高气压电离室户外数采终端设计研究

曹鹏涛　孙建明

摘 要：目前，多数监测设备直读式或监测设备需配备辅助设备才能获取监测数据，直读式设备更是需要手动记录并统计。本文介绍的基于RSdetection高气压电离室户外数采终端集成了数据采集与发送功能，通过移动终端实现数据统计、终端及监测设备间参数匹配，为户外高气压电离室监测数据采集、发送及统计提供了一种便利、可靠的解决方案。

关键词：高气压电离室;户外数采终端

目前，多数监测设备直读式或监测设备需配备辅助设备才能获取监测数据，直读式设备更是需要手动记录并统计。而无论是直读监测设备或其他设备其监测数据存储、发送数据需要另一套辅助设备才能得以实现，因此完成户外监测需要的辅助设备种类多、操作复杂。本文介绍的基于RSdetection高气压电离室户外数采终端集成了数据采集与发送功能，通过移动终端实现数据统计、终端及监测设备间参数匹配，为户外高气压电离室监测数据采集、发送及统计提供了一种便利、可靠的解决方案。

一、设备组成

本文介绍的采集终端由4G/GPS模块、蓝牙模块、电源管理模块和中央微型控制器MCU组成;所述4G/GPS模块与中央微型控制器MCU串行通信，获取的GPS数据推送至MCU存储器中，MCU将GPS数据发送至远端服务器或移动终端进行显示;蓝牙模块与MCU串行数据通信，蓝牙模块与移动终端连接;中央微型控制器MCU用于监测数据的接收和输出;所述4G/GPS模块、蓝牙模块电源和中央微型控制器MCU由电源管理模塊供电;该户外监测设备数据采集终端设备集成了监测数据自动读取和发送，并能实现监测数据统计、监测点位定位及设备故障告警功能，通过移动终端轻松匹配监测设备，显示监测设备实时数据、历史曲线及GPS位置信息等内容。该设计使户外监测布点更为便捷，监测信息更为完整、完成户外监测任务更为轻松。图1为采集终端通信关系图。

二、实施方式

如图2所示，该户外监测数据采集终端由4G/GPS模块、蓝牙模块、电源管理模块和中央微型控制器MCU组成，使用时需要移动终端配合使用。终端中4G/GPS模块与中央微型控制器MCU串行通信，获取的GPS数据推送至MCU存储器中，MCU将GPS数据发送至远端服务器或移动终端进行显示;蓝牙模块与MCU串行数据通信，蓝牙模块与移动终端连接;中央微型控制器MCU用于监测数据的接收和输出;4G/GPS模块、蓝牙模块电源和中央微型控制器MCU由电源管理模块供电。电池管理模块具备给蓄电池充电及过压、过流、温度保护功能，输入电压为宽范围电压5～12V，充电电流为1A。

用户通过安装在移动终端对应的App，在移动终端上进行操作，将显示需求通过蓝牙模块传输至MCU，MCU根据需求将存储的监测数据通过蓝牙模块传输给移动终端，移动终端获取数据后根据用户操作进行图形及数据显示。

中央微型控制器MCU的接收端匹配端口种类有TCP/IP端口、RS-232端口和USB端口，输出端采用TCP/IP、RS-232和4G网络同时传输。户外监测数据采集终端具备4G无线传输和TCP/IP、RS-232有线数据传输功能;具备获取GPS信息并能存储和发送GPS信息功能;具备通过移动终端统计、显示监测数据及其历史曲线，设备故障告警功能;具备多种数据采集端口接收数据，通过移动终端配置相关参数功能;具备独特的外观设计，采集终端外设有铝合金材质的壳体，壳体的输出端子均采用防尘、防水插接件，保证户外数据传输可靠性。

如图2所示，蓝牙模块与MCU进行串行数据通信，蓝牙模块与移动终端连接，移动终端安装对应App，用户在移动终端上进行操作，将显示需求通过蓝牙模块传输至MCU，MCU根据需求将存储的监测数据通过蓝牙模块传输给移动终端，移动终端获取数据后根据用户操作进行图形及数据显示。用户根据监测设备端口连接类型、户外监测数据采集终端与远端服务器连接方式通过移动终端App输入相关配置参数，将参数数据通过蓝牙模块传输至MCU，使服务器、户外监测数据采集终端数据形成互联互通。

4G/GPS模块用来连通4G网络和获取GPS信息。MCU通过串行接口与该模块进行通信，将存储的监测数据通过4G网络传输给远端服务器。该模块获取的GPS数据推送至MCU存储器中，MCU可将GPS数据发送至远端服务器或移动终端进行显示。

中央微型控制器（MCU）的监测数据接收端，匹配端口种类有TCP/IP端口、RS-232端口和USB端口，根据监测设备是实际情况进行选择，也可同时选择TCP/IP端口和其他两种端口同时使用，当选择两种端口同时使用时以TCP/IP端口为主另一种端口为辅，两种输入端口同时使用可形成输入数据链路冗余，保证输入数据传输稳定。中央微型控制器（MCU）的监测数据输出端，采用TCP/IP、RS-232和4G网络同时传输，MCU会不断查询输出端口连接情况，哪条链路通为哪条链路推送数据。MCU具备故障检测功能，MCU会每5秒会查询个输入端、输出端连接情况及监测数据、GPS数据存储情况，当MCU未接收监测数据、GPS信息或未将监测数据推送出去等故障时，均会告警短息至运维人员移动终端，将故障详细内容通过蓝牙模块推送至移动终端相应App中。MCU具备电池电压检测功能，当监测到电池电压下降到下线阈值时，会发送短信提醒，同时通过蓝牙模块推送至移动终端相应App中。移动终端App具备显示故障内容，监测数据实时显示及历史曲线、数采终端输入输出端口参数设定及监测点位GPS信息内容等功能。故障内容具备条件选择查询功能，条件包括时间段、故障类型内容。监测数据实时显示及历史曲线，实时数据可进行单位转换功能，历史数据具备选择时间段查询功能。数采终端输入输出端口参数设定，根据实际连接情况可配置IP地址，串口波特率等参数实现端口连通。GPS信息内容，包括实施显示GPS数字信息和图型地理信息，同时具备移动轨迹记录，可选择时间段查询移动轨迹。

三、结论

此户外监测设备数据采集终端设备集成了监测数据自动读取和发送，并能实现监测数据统计、监测点位定位及设备故障告警功能，通过移动终端轻松匹配监测设备，显示监测设备实时数据、历史曲线及GPS位置信息等内容。该设计使户外监测布点更为便捷，监测信息更为完整、完成户外监测任务更为轻松。

参考文献：

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[2]王凤英，朱晓翔.田湾核电站外围环境γ辐射连续监测系统开发研究[J].中国辐射卫生，2009，18（4）：458-460.

作者简介：曹鹏涛（1982-），男，汉族，陕西西安人，硕士，电力电子与电力传动专业，长期从事核与辐射监测领域工作。