一种能端口复用的RTU的制作方法

一种能端口复用的rtu
技术领域
1.本实用新型涉及地质监测领域，具体而言，涉及一种能端口复用的rtu。


背景技术：

2.在地质灾害监测和水利的大坝安全监测领域中，一个项目实施点通常需要外接不同种类的多个传感器，以达到多维的综合监测的效果。目前通常使用的方法有两种：一、对监测点上的每一个传感器内置4g或者nb(窄带物联网)模块，直接与业务中心或者云平台进行通讯。从而每个传感器设备对平台来说都是一个独立的个体。二、监测点上的传感器通过有线连接的方式连接到远程终端单元(即rtu)。传感器采集到的数据发给rtu后，由rtu通过内置的4g或者nb模块上传到业务中心或者云平台。
3.其中，第一种方式的适用场景较少。因为目前有很多种类的传感器输出的传感器信号是4-20ma电流或电压信号或者脉冲信号，且没有内置4g或者nb模块，不能与平台相连。且由于每一个传感器都内置了4g模块，需要sim卡，使得传感器的成本高，而且还有持续的通讯费用。第二种方式为了能够连接不同的传感器，需要在rtu中预留多种接口，这种方式满足不了场景中需要单类多个传感器的情况。进而通常采用给常用的传感器预留多个通道，不常用的留少数的通道的方式，但是未到实际项目中时，也不知具体的传感器的需求情况，预留通道可能会和需要的传感器种类对应不上而不能使用。


技术实现要素：

4.为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本实用新型实施例提供一种能端口复用的rtu，通过两颗二选四的模拟开关ic芯片，解决了现有rtu资源不够、通道不足、功能单一的问题，对rtu端口进行了灵活的配置，以满足不同应用场景的需求。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例提供一种能端口复用的rtu，分别与服务器和不同种类的采集终端通信。其包括主控模块、端口拓展复用模块和通信模块，上述主控模块分别与上述端口拓展复用模块和通信模块连接，以控制其工作；上述端口拓展复用模块用于获取采集终端采集的信息，根据上述主控模块的控制指令选择性地将获取的信息发送给上述主控模块进行处理，并将上述主控模块的控制指令从相应通道输出。
7.在本实用新型的一些实施例中，上述端口拓展复用模块包括多个级联的端口芯片，任一上述端口芯片与上述主控模块连接。
8.在本实用新型的一些实施例中，上述主控模块采用stm32微控制器。
9.在本实用新型的一些实施例中，上述端口拓展复用模块包括相互连接的端口芯片u5和端口芯片u6，上述端口芯片u5的两个地址引脚连接到上述stm32微控制器的两个i/o端口，作为功能选择端口；上述端口芯片u6的两个地址引脚连接到上述stm32微控制器的另外两个i/o端口，作为通道选择端口。
10.在本实用新型的一些实施例中，上述端口拓展复用模块还包括电容c12、电容c13、
电容c14、电容c15，上述端口芯片u5的引脚16连接电源，并通过上述电容c12接地，上述电容c13与上述电容c12并联，上述端口芯片u5的引脚13连接上述端口芯片u6的引脚13，上述端口芯片u5的引脚3连接上述端口芯片u6的引脚3，上述端口芯片u5的引脚10和引脚9分别与上述stm32微控制器的两个i/o端口连接，上述端口芯片u5的引脚6和引脚8连接后接地；上述端口芯片u6的引脚16连接电源，并通过上述电容c15接地，上述电容c14与上述电容c15并联，上述端口芯片u6的引脚10和引脚9分别与上述stm32微控制器的另外两个i/o端口连接，上述端口芯片u6的引脚6和引脚8连接后接地。
11.在本实用新型的一些实施例中，上述通信模块包括4g模组和lora模组，上述主控模块通过上述4g模组与上述服务器连接，并通过上述lora模组获取不同种类的上述采集终端采集的信息。
12.在本实用新型的一些实施例中，还包括电源模块，上述电源模块用于为上述主控模块、端口拓展复用模块和通信模块供电。
13.相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
14.本技术实施例提供一种能端口复用的rtu，包括主控模块、端口拓展复用模块和通信模块。其中，端口拓展复用模块包括两个相互连接的端口芯片，两者的地址引脚分别与主控模块的信号端口连接，从而一个作为功能选择端，另一个作为通道选择端。进而在主控模块的控制指令下，通过功能选择端选择对应的接口类型，并通过通道选择端扩展该接口类型下的通道个数，实现端口的灵活配置。另外，通信模块包括4g模组和lora模组，从而主控模块可通过4g模组与服务器连接，实现远程通信，便于远程管理；并通过lora模组实现与不同种类的传感器的无线连接，省略现场布线的麻烦。整体而言，本技术在现有的rtu产品的基础上，通过两颗二选四的模拟开关ic芯片，解决了现有rtu资源不够、通道不足、功能单一的问题，对rtu端口进行了灵活的配置，以满足不同应用场景的需求。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1为本实用新型一种能端口复用的rtu一实施例的结构框图；
17.图2为本实用新型一种能端口复用的rtu另一实施例的结构框图；
18.图3为本实用新型一种能端口复用的rtu一实施例中端口拓展复用模块的电路原理图。
19.图标：1、主控模块；2、端口拓展复用模块；3、通信模块；31、4g模组；32、lora模组；4、电源模块。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和
示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.实施例
23.请参照图1和图2，本实用新型实施例提供一种能端口复用的rtu，分别与服务器和不同种类的采集终端通信。其包括主控模块1、端口拓展复用模块2和通信模块3，上述主控模块1分别与上述端口拓展复用模块2和通信模块3连接，以控制其工作；上述端口拓展复用模块2用于获取采集终端采集的信息，根据上述主控模块1的控制指令选择性地将获取的信息发送给上述主控模块1进行处理，并将上述主控模块1的控制指令从相应通道输出。同时，还包括电源模块4，上述电源模块4用于为上述主控模块1、端口拓展复用模块2和通信模块3供电。
24.上述实施例中，通信模块3包括4g模组31和lora模组32，上述主控模块1通过串口与上述4g模组31连接，进而与上述服务器连接，实现远程通信，便于远程管理。并通过另一串口与上述lora模组32连接，进而与不同种类的上述采集终端连接，从而可通过无线的方式获取不同种类的传感器采集到的信号，省略现场布线的麻烦。另外将一个串口配置端口提供给外部，以获取现场相关信息，根据实际情况对rtu的输入输出串口类型进行选择。
25.在本实用新型的一些实施例中，上述端口拓展复用模块2包括多个级联的端口芯片，任一上述端口芯片与上述主控模块1连接。
26.进一步地，上述主控模块1可以采用stm32微控制器。上述端口拓展复用模块2可以包括相互连接的端口芯片u5和端口芯片u6。其中，端口芯片u5包括地址端口，以及rs232串口端、rs485串口端、i/o电源控制端、i/o信号输入端口、i/o信号输出端口、dac模拟输出端口、adc模拟输入端口等多个可供选择的功能端口。于是，通过将端口芯片u5的两个地址端口连接到上述stm32微控制器的两个i/o端口，形成功能选择端口。即，主控模块1可通过端口芯片u5选择需要的功能端口进行通信，满足项目现场实际情况的要求。上述端口芯片u6包括地址端口，以及多个信号输入输出端口。于是，通过将端口芯片u6的两个地址端口连接到上述stm32微控制器的另外两个i/o端口，形成通道选择端口。即，在通过端口芯片u5选定功能端口后，还可进一步通过端口芯片u6选择该功能端口下的通道，实现了对rtu端口的灵活配置，解决了现有rtu资源不够、通道不足、功能单一的问题，可满足不同应用场景的需求。
27.具体的，请参照图3，在本实用新型的一些实施例中，上述端口拓展复用模块2还包括电容c12、电容c13、电容c14、电容c15。上述端口芯片u5的引脚16连接电源，并通过上述电容c12接地，上述电容c13与上述电容c12并联，上述端口芯片u5的引脚13连接上述端口芯片u6的引脚13，上述端口芯片u5的引脚3连接上述端口芯片u6的引脚3，上述端口芯片u5的引脚10和引脚9分别与上述stm32微控制器的两个i/o端口连接，上述端口芯片u5的引脚6和引脚8连接后接地。并且，端口芯片u5的引脚15和引脚2连接stm32微控制器的rs485串口，引脚12和引脚1连接stm32微控制器的rs232串口，引脚14和引脚5连接stm32微控制器的i/o端口，引脚11和引脚4连接stm32微控制器的adc端口(模拟量信号输入输出端口)。从而，stm32
微控制器可通过端口芯片u5选择需要的功能端口进行通信，满足项目现场实际情况的要求。
28.上述端口芯片u6的引脚16连接电源，并通过上述电容c15接地，上述电容c14与上述电容c15并联。上述端口芯片u6的引脚10和引脚9分别与上述stm32微控制器的另外两个i/o端口连接，上述端口芯片u6的引脚6和引脚8连接后接地。并且，端口芯片u6的引脚1、引脚2、引脚4、引脚5、引脚11、引脚12、引脚14和引脚15分别作为gpio通用端口，共形成8个通道口。从而，stm32微控制器通过端口芯片u5选定功能端口后，可进一步通过端口芯片u6选择该功能端口下的通道，实现了对rtu端口的灵活配置。
29.示例性的，上述端口芯片u5和端口芯片u6的型号可以采用74hc4052。
30.为了便于理解上述过程中对功能端口及通道的选择，通过以下例子对其过程进行说明：
31.如果stm32微控制器给端口芯片u5的地址引脚的电平是0b00，则选中了引脚11和引脚4，即模拟量输入端口和模拟量输出端口。在此基础上，stm32微控制器给端口芯片u6的地址引脚的电平可以是0b00、0b01、0b10和0b11。这样就相当于，模拟量输入端口和模拟量输出端口均分别增加了4个通道选择。同理，如果stm32微控制器给端口芯片u5的地址引脚的电平是0b10，则选中了引脚15和引脚2，使能了rs485的功能。在此基础上，stm32微控制器给端口芯片u6的地址引脚的电平可以是0b00、0b01、0b10和0b11，从而复用出了4个rs485通道。另外，如果外部需求既有rs485，也有模拟量输出的时候，只需要灵活的配置端口芯片u5的功能选择脚和端口芯片u6的通道选择脚，即可以满足不同的需求。
32.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
33.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。