GEMC 智能无线数据采集系统

1.   概述

GEMC智能无线数据采集系统是基于LoRa通信技术自主研发的便携式无线采集系统，拥有自主知识产权的上层网络通讯协议，较常规无线通讯方式速率快、距离远、系统更稳定。系统主要由智能无线通讯模块、无线路由和无线网关组成，结构简单，组网方便，设备轻巧便携，尤其适用于发电厂性能测试试验、远距离在线监测等应用。

2.   GEMC智能无线通讯

GEMC无线通讯协议

GEMC无线通讯协议基于LoRa通讯方式进行数据传输，在数据链路层和网络层增加了自定义通讯协议，形成树状网络结构通讯网络，扩大了无线信号覆盖范围。系统采用782MHz无线通讯频段，固定信道通讯方式，时间同步，通讯速率更快。

  固定信道

在782MHz无线通讯频段内的84个通讯信道中选取单一信道通讯，避免与其它通讯设备在同频段、同信道产生相互干扰，相比较与多频段、多信道通讯方式，可靠性更高。

  树状网络

同一信道模块自动寻找网络路径，直接连接通讯并固定路径，整个网络模块形成树状结构通讯网络，扩展了无线信号覆盖范围。

  时间同步

系统内所有采集模块采集数据绝对时间同步，精确到毫秒级，顺序上传，保证每一个模块在4秒钟（缺省值）内将数据进行上传至网关。

LoRa通信方式

无线系统物理层通讯采用LoRa通讯技术，基于扩频技术的超远距离无线传输方式，符合低功耗局域网无线标准，实现了低功耗和远距离的统一。

  通信距离远，穿透能力强。在空中速率2.4kpbs、天线增益5dB时通讯距离达5公里(Wireless HART仅有 300米)。

  接收灵敏度高，灵敏度为-147dBm（Wireless HART -90dBm）。

  系统容量大，一个LoRa网关可以连接数千台节点。

  数据安全稳定，基于扩频技术，具有前向纠错能力，AES128加密。

3.   系统架构

GEMC智能无线数据采集系统主要由测试计算机、无线网关、无线路由、智能无线采集模块组成。一套无线系统中可容纳多级无线路由、数千台无线采集模块。整个系统为树状无线网络，采集模块采集传感器或变送器输出信号，可以同路由通讯或同网关直接通讯，将采集数据上传至无线网关，网关与测试电脑之间以以太网方式连接，在测试电脑端进行数据监视和处理。

      无线数据采集模块可以直接与网关连接通讯，也可以与无线路由连接；

      无线网关可允许接入多级路由，形成树状网络通讯结构；

      数据采集模块与路由之间通讯距离可达500m，两级路由之间及路由与网关之间通讯距离可达5Km，通讯距离更远，覆盖范围更广。

4.   无线系统特点

网络稳定

l  无线数据采集系统基于全新通讯模块开发的LoRa扩频调制技术，通讯距离更远，抗干扰能力更强。

l  系统仅占用782MHz频段一个信道，通讯速率更快。与其它无线系统信道碰撞几率小，不会造成相互干扰。

l  支持自动组网，无线模块自动搜寻路由路径，不用设定路由路径，同一信道直接连接路由或网关通讯，快速稳定。

l  采用多级路由适用于超远距离通信，同一区域可多个网络，不同信道同时运行。

l  网关和路由采用外置5dB吸盘天线，保证远距离通讯稳定。

数据安全

l  系统支持用户自行设定通信秘钥，无法被读取，保证数据安全性。

l  LBT功能，在数据发送前监听信道环境噪声，适用于恶劣环境下数据通讯。

l  模块支持定点传输、广播传输功能，数据通讯稳定可靠。

l  高效看门狗设计，模块异常或断电重启，可按照设定配置继续工作。

系统可靠

l   具备RSSI信号强度指示功能，可用于信号质量评估、改善网络通信、距离测量。

l   无线模块自身可显示入网状态、剩余电量、无线信号强度、充电状态信息。

l   模块接线方便，采用直连对插接头，直接连接用户传感器。

l   内置大容量锂离子可充电电池，一次充电可连续工作30天。

l   充电方便，普通手机充电器或充电宝就可给模块充电，并支持边充电边工作状态。

l   自动上传网络信号强度和电池电量，避免模块意外停机。

l   数据可靠性超过99%。

l   模块与路由和网关传输距离可达500m，路由与网关间通讯距离5Km。

l   网关、路由、模块采用统一的供电充电接口，方便供电充电。

l   符合工业设计标准，支持-40～85℃环境下长时间使用。

l   防护等级IP67，防尘防水设计。

5.   系统组成

5.1 GWL-201智能无线温度变送器

无线温度变送器通道多功能设计，支持常规

K/E/T/J/N型热电偶、PT100/PT1000/Cu50电阻

测量、电压测量和电流测量。

  校准源等级仪表校准，并支持现场网关校准功能

  自动热电偶冷端补偿，环境温度补偿；

  多种测量信号输出；

  支持本地及远程查看电池电量和信号强度；

  快接接头，兼容行业应用传感器；

  IP67防尘防水设计，防护等级高；

  轻巧便携，安装方便；

技术参数

型号	GWT-201
通道	单通道（可定制4通道）
输入	K/E/J/N/T等型热电偶 PT100/PT1000/Cu50三线四线制热电阻传感器 电压信号：±2V 电流信号：±20mA
输出	GEMC无线信号、测量值、电池电量、无线信号强度
测量精度	热电偶测量精度 MIN[±（0.1%读数+0.3℃），±0.8℃] 热电阻测量精度 MIN[±（0.1%读数+0.03℃），±0.2℃]
温度分辨率	0.01℃
更新速率	4秒（缺省值），可调
通讯方式	LoRa
通讯距离	点对点500m
续航能力	30天
天线	内置天线
工作温度	-40～﹢85℃（可长期工作）
储存温度	-40～﹢85℃
主体尺寸	长*宽*高80*80*57
防护等级	IP67
电磁兼容性	静电放电GB／T17626.2 4级 工频磁场GB／T17626. 8 5级 射频发射功率：不高于10dBm
抗电磁干扰	10V/m，80-2700MHz
冲击与振动	IEC 68-2-6和IEC 68-2-7 冲击：30g 11ms周期的半波正弦波 振动：0.5mm峰-峰，10-60Hz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2 GWL-401智能无线压力适配器

无线适配器仅应用于电流信号输出的测量设备，尤其是应用于电力性能试验中对有线压力变送器数据采集，直接将有线测量转化为无线方式。

  校准源等级仪表校准，并支持现场网关校准功能；

  测量值、信号强度、电池电量等多种测量信号输出；

  支持本地及远程查看电池电量和信号强度；

  快速电气接头，兼容行业应用传感器；

  支持给变送器进行供电；

  IP67防尘防水设计，防护等级高；

  轻巧便携，安装方便；

技术参数

型号	GWT-401
通道	单通道
输入	电流信号：4~20mA
输出	GEMC无线信号、测量值、电池电量、无线信号强度
电压输出	14.5V
更新速率	4秒（缺省值），可调
通讯方式	LoRa
通讯距离	点对点500m
续航能力	15天
天线	内置天线
工作温度	-40～﹢85℃（可长期工作）
储存温度	-40～﹢85℃
主体尺寸	长*宽*高80*80*57
防护等级	IP67
电磁兼容性	静电放电GB／T17626.2 4级 工频磁场GB／T17626. 8 5级 射频发射功率：不高于10dBm
抗电磁干扰	10V/m，80-2700MHz
冲击与振动	IEC 68-2-6和IEC 68-2-7 冲击：30g 11ms周期的半波正弦波 振动：0.5mm峰-峰，10-60Hz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3 ROUTER-02无线路由器

无线路设备做为数据通讯桥梁，连接无线采集模块与网关，将无线采集模块测量数据进行无线路由发送至网关，延长网络通讯路径，扩展无线网络的空间覆盖范围。

  配备外置5dB吸盘天线，通讯距离更强；

  扩展无线网络空间覆盖范围，延长通讯距离；

  支持本地及远程查看电池电量和信号强度；

  IP67防尘防水设计，防护等级高；

  轻巧便携，安装方便；

技术参数

型号	ROUTER-02
显示	电池电量、信号强度
更新速率	4秒（缺省值），可调
通讯方式	LoRa
通讯距离	点对点5Km
电源	内置可充电锂电池
续航能力	30天
天线	外置5dB吸盘天线
工作温度	-40～﹢85℃（可长期工作）
储存温度	-40～﹢85℃
主体尺寸	长*宽*高80*80*57mm
防护等级	IP67
电磁兼容性	静电放电GB／T17626.2 4级 工频磁场GB／T17626. 8 5级 射频发射功率：不高于10dBm
抗电磁干扰	10V/m，80-2700MHz
冲击与振动	IEC 68-2-6和IEC 68-2-7 冲击：30g 11ms周期的半波正弦波 振动：0.5mm峰-峰，10-60Hz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.4 GETWAY-01无线网关

GETWAY-01型内置无线网络管理软件，具备网络管理、数据管理和设备管理三大功能，自动管理并动态优化网络性能，平衡网络参数，保证无线网络的安全与信息，完成数据收集、网络故障诊断、无线仪表状态监测功能。

  GETWAY-01无线网关与现场无线设备建立通讯，采集过程信息和设备状态信息，并通过标准接口将相关信息送至上位机监测系统和设备管理系统中。

  GETWAY-01无线网关可以现场独立运行存储数据，数据存储容量10GB.

  GETWAY-01无线网关是基于嵌入式微处理器的电子设备，能在严酷的工业环境中可靠通讯，可以通过工作站进行组态。

  网关建立同现场无线设备之间的通讯、自动选择冗余的通讯路径、优化和管理整个网络的通讯；

  网关把现场无线设备的信息收集并转换成标准接口和上位主机系统集成；网关为现场无线设备的通讯提供数据安全保护措施：

  每个网关可以连接多个通道，网络刷新速度为4秒（缺省），可调。

  每个网关管理各自的网络，根据工厂规模，可以安装多个网关。

  配备外置5dB吸盘天线，通讯距离更强；

型号	GETWAY-01
电源	5V供电
输出功率	最高5MW
通讯方式	以太网、TCP/IP
协议	LoRa协议、TDMA
网络规模	40个无线设备，4秒采样率 80个无线设备，8秒采样率 160个无线设备，16秒采样速率 可根据要求设定
通讯距离	点对点5Km
天线	外置5dB吸盘天线
工作环境	工作温度-40～﹢70℃ 工作湿度10～90%RH
储存温度	-40～﹢85℃
主体尺寸	长*宽*高126*96*60mm
防护等级	IP67
电磁兼容性	静电放电GB／T17626.2 4级 工频磁场GB／T17626. 8 5级 射频发射功率：不高于10dBm
抗电磁干扰	10V/m，80-2700MHz
冲击与振动	IEC 68-2-6和IEC 68-2-7 冲击：30g 11ms周期的半波正弦波 振动：0.5mm峰-峰，10-60Hz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

广泛应用于汽轮机热力性能试验、锅炉风压试验、锅炉水压试验、锅炉燃烧试验、冷却塔试验、水轮机试验、核岛试验、热效率试验、调试试验、考核试验、性能试验等。