MCU‑4X 自动化采集设备完整技术说明书

1、通道参数

1）万能复用通道 CH1~CH (N：4)

2）每个硬件通道为软件可配置复用通道，单通道硬件不做信号固化，软件配置切换采集类型。

3）单通道可支持：差阻式传感器、振弦式传感器、电压信号、电流信号、RS485 数字量信号。

    解释：不需要硬件跳线、更换模块；同一个接线端子，接振弦渗压计是振弦通道，接 4‑20mA 变送器就是模拟量通道，接 RS485 传感器就是数字通道，软件参数设置切换。

2、支持接入传感器信号类型

    1）振弦信号（振弦传感器：渗压计、测缝计、钢筋计、应变计、扬压力计等）

    A）扫频激励频率范围：标准 400Hz～6000Hz；低频传感器可定制，支持≤400Hz 低频振弦传感器；

    B）频率测量分辨率：0.001Hz；

    C）内置传感器测温采集范围：‑80℃～+150℃。

    解释：振弦传感器依靠扫频激振，扫频范围覆盖绝大多数大坝振弦仪器；0.001Hz 高频率分辨率保障微小变形识别；同步采集传感器内置热敏电阻温度，用于温度补偿物理量计算。

   2）数字信号

    A）支持 RS485、RS232、MODBUS‑RTU 协议传感器、变送器。

    解释：可接入数字渗压计、倾角计、GNSS 模块、各类 Modbus 输出监测设备。

   3）标准模拟量信号

    A）传感器可编程供电输出：5V /12V /24V 软件可配置输出；

    B）电流信号测量范围：0~20mA（兼容 4~20mA 工业变送器）。

    解释：终端可以对外给变送器供电，不用外部电源；不同变送器供电不一样，软件切换输出电压，适配压力、液位、位移 4~20mA 变送器。

    4）脉冲信号（雨量计）

    A）雨量脉冲采集：雨量测量范围 0~25mm/min，适配翻斗式雨量计脉冲信号输入。

    3、 设备采集核心功能

    1）硬件平台

    采用多核 32 位微处理器 + 24 位工业级 A/D 转换器 + 冗余继电器多路复用技术。

    解释：多核处理器兼顾采集、边缘计算、通讯、协议解析多任务并行；

              24 位高精度 A/D 保障模拟量采样精度；

              继电器多路复用实现多通道切换采集；冗余设计减少通道切换故障。

              单通道本地存储容量：每通道可存储 30000 条历史记录；存满自动循环覆盖最早旧数据。

    2）数据存储

    标配内置存储，循环覆盖存储；

    可扩展 TF 卡最大支持128G。

    解释：内置存储保证终端断网不丢数据；TF 卡用于超大容量本地备份，适合长期无公网现场。

    3）采集性能指标

    单点点采样时间：＜5s / 点；

    正常网络工况数据丢失率：≤1‰；极限恶劣通信条件数据丢失率＜5‰；

    平均无故障工作时间 MTBF＞30000 小时。

    4）智能识别功能

    可自动识别接入传感器编号、传感器类型、出厂参数、计算公式。

    解释：部分带识别芯片的振弦传感器接入终端，可自动读取仪器参数，不用人工手动录入 K 值、温度系数，减少现场配置错误。

    5）智能故障诊断

    针对振弦类传感器做状态诊断，上报传感器状态：正常、开路、短路、接头进水（绝缘下降）。

    解释：远程平台即可判断传感器电缆断线、泡水损坏，不用到现场万用表测量，便于运维排查故障。

    6）万能通道复用

    CH 端子可以任意混合接入不同厂家、不同信号类型、不同供电电压传感器；通道信号类型、供电、采集参数全部软件配置，无需改动硬件接线。

    举例：CH1 接振弦钢筋计，CH2 接 4‑20mA 液位变送器，CH3 接 RS485 倾角，CH4 接雨量脉冲，一台终端混合多种仪器。

    7）边缘计算能力

    终端本地模块内部完成物理量换算，直接输出最终工程物理量。

    解释：不只是输出频率、电阻原始读数；终端内部带入 K 值、温度补偿公式，直接输出 MPa、mm、με 工程值上传平台，减轻服务器运算压力。

    8）时钟与校时

    内置硬件实时时钟 RTC；每一条采集数据都附带时间戳；

    支持网络自动校时，同时支持本地手动对时。

    9）GPS 定位

    内置 GPS 基站定位功能，采集终端上报自身地理位置信息（注：仅附近基站位置）。

    10）采集模式控制

    采集供电模式：支持持续在线供电监测，同时支持微功耗休眠采集；

    采集时间策略：可自定义定时周期、采集间隔、限定开启采集时间段；

    采集方式：定时巡测、分时段巡测、实时召测、单点手动召测；

    通道选择：支持单通道、多通道批量、交叉组合通道自由选择采集。

    4、供电、功耗及电源保护

    1）双供电架构

    输入电源 DC 9V‑25V宽压，太阳能 / 市电适配器均可接入；

    内置电源管理芯片，内置6.0AH 高密度聚合物锂电池，外部输入可为内置电池充电；

    反接保护：电源线接反正负极，设备自动自我保护不烧毁。

    2）防雷保护

    模块内置气体放电管 GDT 防雷器件，抵御线路感应雷，适合野外户外安装。

    3）微功耗指标

    休眠逻辑：采集传输完成，4‑10 分钟无外部指令，CPU 自动进入休眠；

    采集周期到达，自动唤醒完成采集→存储→上报→（↑→：有线本地，无线网络）；

    RS485 下发任意字节指令即可唤醒，唤醒后等待≥2S 后下发操作指令。

    供电选项：除内置可充锂电，也可更换一次性高容量不可充电电池组，电池续航＞1 年。

    5、通讯及数据传输方式

    1）通讯接口（部分为选配）

    标配：RS485、4G‑LTE（FDD/TDD）、蓝牙 BLE5.0；

    选配：LoRa、NB‑IOT、以太网、网桥、数传电台、北斗终端。 

    2）数据多目标转发

    4G 无线：同时向3 个目标 IP 地址发送监测数据；

    以太网（选配）：支持 7 路目标 IP 同时发送；

    具备 1 路 RS485 对外输出。

    3）软件平台能力

    支持本地配置调试、公网云端设备管理；本地、公网可同步使用；

    支持设备配置下发、参数查询、实时采集读取、智能识别读取、故障诊断读取。

    4）断点续传（数据补录）

    网络差上报失败，本地存储记录；网络恢复自动补传历史数据；同时支持手动本地查询补录。

    5）远程控制

    有线 / 无线远程：修改采集参数、修改通道配置、远程重启终端、读取设备状态。

    6）执行标准

    DL/T1134‑2009《大坝安全监测数据自动采集装置》；

    小型水库监测技术规范；

    通信规约支持：SL651‑2014 水文监测数据通信规约（含地方扩展协议）。

（G）数据推送协议

    支持 HTTP（GET/POST）、MQTT、数据库直接同步推送；可直接对接各省水利平台、地质灾害监测平台。

    6、告警、外设输出

    超限加报：监测物理量超过阈值，触发报警；支持对接平台短信、微信报警推送。

    设备自检上报：传感器故障、终端电池电压、信号强度、设备自检状态主动上报；

    GPS 异动预警：GPS 位置发生异常偏移，判断设备被挪动、偷盗，产生异动报警。

    支持外接 LED 外屏，现场实时显示监测数据。

    7、设备工作环境条件

    工作温度：‑40℃ ~ +80℃；

    工作湿度：5％~95% RH（无凝露）；

    重要提示：模块不允许长期＞80% RH 潮湿环境、禁止泡水；户外安装必须做防护箱防水防潮处理。

    8、关键注意点总结（用于产品手册 / 投标文件）

    万能复用通道为本设备最大特点：同一接线端子兼容多类型传感器，减少硬件型号，项目现场变更传感器不用更换采集模块；

    具备完整传感器故障诊断，远程定位仪器断线、泡水故障，降低野外运维成本；

    本地边缘计算输出工程物理量，断网本地缓存，网络恢复自动补录，保证监测数据完整性；

    微功耗模式适配太阳能供电、一次性电池供电，适合无市电野外水库、边坡；

    标准水利规约，直接对接各地水利平台，不需要额外协议转换网关。