Với các yêu cầu chức năng của phân hệ thu thập dữ liệu tại trạm quan trắc, bộ thu thập dữ liệu Datalogger được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Nhận các giá trị đo từ các sensor và các đầu vào dưới dạng xung;
- Xử lý số liệu, các tham số đo được;
- Cập nhật từ bàn phím và hiển thị số liệu các thông số lên màn hình LCD;
- Lưu trữ dữ liệu vào bộ nhớ;
- Truyền dữ liệu về trung tâm và xử lý yêu cầu của servergửi đến thông qua
mạng di động và mạng Internet.
Sơ đồ nguyên lý thiết kế chung của thiết bị thu thập dữ liệu Datalogger tại trạm quan trắc được xây dựng dựa trên sự kết hợp tính năng xử lý và truyền số liệu dựa trên công nghệ truyền thông qua mạng internet bao gồm: khối nguồn, khối truyền thông, thẻ nhớ, khối giao diện đầu đo thu thập đữ liệuvà khối vi xử lý đóng vai trò điểu khiển và liên kết giữa các khối chức năng.
Adaptor AC/DC
Power
MCU
(Main conntroler Unit) Solar Controller Ắc quy Power controller LCD Keyboard GSM Data Ethernet TCP/IP Analog Digital SDI-12 RS-232 RS-485 Interface Sensor Transmission Power supply 220 V AC Solar Memory DATALOGGER - MODULE RTC
Hình 2: Sơ đồ khối thiết kế bộ thu thập dữ liệu Datalogger
Khối cấp nguồn (Power):
Khối này có nhiệm vụ làm sạch nguồn một chiều và tạo ra các nguồn có điện áp
(13,8V DC; +5V DC; -5V DC; +3,3V DC), để cung cấp tới các khối của Datalogger
Khối điều khiển nguồn (Power Controller):
Có nhiệm vụ điều khiển chuyển mạch nguồn cấp đầu vào phù hợp với các giải pháp cấp nguồn và giám sát, điều khiển nguồn nạp cho ắc quy dự phòng của module thiết bị.
Khối đồng hồ thời gian thực (RTC- Real time clock):
Hiển thị thời gian thực cho module thiết bị thu thập dữ liệu.
Khối Bộ nhớ (Memmory):
Khối này sẽ lưu trữ các thông tin dữ liệu do Datalogger thu thập được, thẻ nhớ được định dạng giống như một ổ đĩa máy tính với một vùng (partition) duy nhất (Primary DOS partition).
Màn hình hiển thị LCD:
Cho phép hiển thị các thông tin của thiết bị Datalogger, hoặc hiển thị các thông tin cài đặt cho thiết bị theo yêu cầu của người vận hành, sử dụng.
Khối vi điều khiển MCU:
Khối xử lý trung tâm có chức năng xử lý, điều khiển các hoạt động chung của Datalogger bao gồm:
- Điều khiển tắt mở nguồn;
- Điều khiển truyền dẫn thông tin, dữ liệu; - Điều khiển kiểu đo, cổng đo;
- Điều khiển giao diện đo;
- Xử lý các thông tin, lênh từ bàn phím; - Xử lý tín hiệu hiển thị trên LCD;
- Điều khiển cấp nguồn cho các khối của Datalogger.
Bàn phím (Keyboard):
Cho phép người sử dụng thao tác, nhập các câu lệnh theo yêu cầu, sử dụng để cài đặt (thời gian, thiết lập hệ thống....), lựa chọn các chế độ hoạt động cho thiết bị.
Khối Truyền thông (Transmission):
Truyền thông tin dữ liệu thu thập được tại trạm quan trắc về trạm trung tâm, dữ liệu có thể được truyền bằng sóng vô tuyến thông qua mạng vô tuyến GSM hoặc bằng cáp thông qua mạng hữu tuyến.
Khối Giao diện đầu đo thu thập dữ liệu (Interface Sensor).
Cung cấp các giao diện đầu đo thu thập dữ liệu bao gồm các giao diện tương tự (Analogue, như điện áp, dòng điện), các giao diện số (Digital, như SDI-12, RS485,
RS232, Modbus, I2C). Các giao diện tương tự thích hợp với các đầu đo đơn lẻ, còn
đối với các đầu đo tương tự có đầu vào điện áp hoặc dòng điện thì bộ Datalogger cần phải thực hiện thêm chức năng căn chỉnh chuyển đổi tương tự sang số A/D tương ứng với các tham số môi trường để thuận tiện cho việc truyền dữ liệu, xử lý, phân tích, so sánh, đánh giá và đưa ra thông tin cảnh báo.