基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109309559A(43)申请公布日2019.02.05(21)申请号201811076204.8(22)申请日2018.09.14(71)申请人扬州英迈克测控技术有限公司地址225000江苏省扬州市邗江区经济开发区开发西路217号高新技术创业服务中心(72)发明人谭荣龙许飞云陈启山江煜(74)专利代理机构扬州润中专利代理事务所(普通合伙)32315代理人谢东方玲(51)Int.Cl.H04L7/00(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图14页(54)发明名称基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统(57)摘要本发明公开了一种基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，属于结构健康监测技术领域。解决了传统现有数据采集系统布线成本高、效率低、数据不同步以及无法将无线传输方式与GPS同步可靠结合的问题。主要包括多个在同一时间同步采集数据的传感器节点，该传感器节点通过WiFi以无线传输网络方式将同步数据传输至终端。本发明在WiFi无线传输与GPS授时下实现了真正意义上的时间同步，使采集到的数据更加准确，同步精度可达到微妙级甚至是纳秒级，功耗低，采集频率通用性强，传感器器节点电路完全模块化设计，电路性能非常稳定可靠，大幅度缩短产品生产周期，企业生产效率非常高；在结构健康监测技术领域具有重要意义。CN109309559ACN109309559A权利要求书1/2页1.一种基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，其特征在于：包括多个在同一时间同步采集数据的传感器节点，该传感器节点通过WiFi以无线传输网络方式将同步数据传输至终端；所述传感器节点包括GPS模块、WiFi模块、电源管理模块以及数据采集模块；所述电源管理模块为所述GPS模块、所述WiFi模块、所述数据采集模块提供工作电源；所述GPS模块与卫星电信号连接，以UART通信方式将UTC时间信息、1PPS脉冲信号发送至所述数据采集模块，多个传感器节点的数据采集模块在1PPS脉冲的上升沿或下降沿同时进行数据采集；采集后所述数据采集模块将同步数据以串口通信的方式发送给WiFi模块；所述WiFi模块通过IP地址匹配连接网关传感器节点，将接收到的信息发送至网关传感器节点，所述网关传感器节点将汇总的数据发送至终端。2.根据权利要求1所述的基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，其特征在于：所述无线传输网络的拓扑结构为星型网络拓扑结构，多个同步采集数据的传感器节点中的其中一个为网关传感器节点，其余为普通传感器节点；所述普通传感器节点的WiFi模块为station模式，所述网关传感器节点的WiFi模块为AP+station模式。3.根据权利要求1所述的基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，其特征在于：所述终端为本地服务或远程服务器；所述终端为远程服务器时，所述网关传感器节点通过以太网将汇总的数据传输至云数据库，远程上位机和/或手机APP通过以太网将云数据库中的数据下载到本地；所述终端为本地服务器时，所述网关传感器节点通过WiFi直接传输到本地服务器。4.根据权利要求1所述的基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，其特征在于：所述数据采集模块包括总控制器MCU单元、A/D转换器单元以及振动加速度传感器单元，所述振动加速度传感器单元在所述GPS模块发送的1PPS脉冲的上升沿/下降沿实现x、y、z方向上的振动加速度信号和环境温度信号的采集，所述A/D转换器单元将振动加速度传感器输出的模拟信号转换为数字信号，所述A/D转换器单元采用SPI通信方式将数据发送给所述总控制器MCU单元，所述总控制器MCU以UART串口通信方式将采集的数据发送给所述WiFi模块。5.根据权利要求4所述的基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，其特征在于：所述振动加速度传感器单元采集到的数据经缓存放大器单元缓存放大后发送至所述A/D转换器单元，所述缓存放大器单元包括LT6236运放芯片，LT6236运放芯片输出端串联在A/D转换器单元的输入端。6.根据权利要求4所述的基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，其特征在于：所述总控制器MCU单元采用的MCU型号为NXP公司的LPC54113J256BD64；所述A/D转换器单元所采用的A/D转换芯片为TI公司的LTC2344-16；所述振动加速度传感器单元所采用的传感器型号为TI公司的ADXL356；所述ADXL356的RANGE、ST1、ST2管脚分别与所述LPC54113J256BD64的PIO1_2、PIO1_1、PIO1_0管脚导电相连，用于控制ADXL356在GPS模块1PPS脉冲的上