專利名稱：一種物機通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，具體涉及一種物機通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
“物聯(lián)網(wǎng)概念”是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡概念，實現(xiàn)人與物、物與物之間信息互通。把傳感器裝備到各種真實物體上使其具有智慧形成智慧物體。不僅智慧物體本身具有與人、物進行信息交流的欲望，而且人對物的掌握和控制更需要與物進行信息交流。因此，隨著信息化進程的飛速發(fā)展，使得互聯(lián)網(wǎng)拓展到物聯(lián)網(wǎng)。從智慧地球概念具體到人們關(guān)心的細小物體，都在朝著智慧化進化。實現(xiàn)人與物、物與物之間信息互通的產(chǎn)品和系統(tǒng)已得到了空前的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上問題本發(fā)明提供了一種可實現(xiàn)人與物、物與物之間進行信息互通的系物機通信系統(tǒng)。為了解決以上問題本發(fā)明提供了一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于包括智慧物體、物機、GSM網(wǎng)絡、手機，手機信息通過GSM網(wǎng)絡與物機進行信息傳遞；一個物機與另一個物機之間通過GSM網(wǎng)絡進行信息傳遞。所述的智慧物體包括一類智慧物體、二類智慧物體、三類智慧物體；三類智慧物體包括傳感器、三類真實物體，傳感器裝配在三類真實物體上；一類智慧物體包括一類真實物體、傳感器、嵌入式處理器，傳感器裝配在一類真實物體上，傳感器用于獲取信息，嵌入式處理器匯集傳感器獲取的信息；二類智慧物體是計算機、網(wǎng)絡或工業(yè)控制系統(tǒng)的主機。所述的物機包括電源系統(tǒng)、微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、三極管隔離電路；
電源系統(tǒng)為微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊和三極管隔離模塊提供所需電源，GSM模塊的UART、控制信號和狀態(tài)信號與三極管隔離電路的一邊相連，三極管隔離電路的另一邊與微處理器UART、控制信號和狀態(tài)信號相連，由三極管隔離電路解決GSM模塊和微處理器之間信號電平匹配，微處理器通過監(jiān)測GSM模塊的狀態(tài)信號掌握GSM模塊運行情況，發(fā)現(xiàn)GSM模塊通信異常及時通過控制信號進行處理，包括對GSM模塊實施冷啟動，微處理器與485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊之間采用的UART和控制信號連接。所述的電源系統(tǒng)，包括電源端子、電源適配模塊、超級電容管理模塊、電壓監(jiān)測電路、復位電路、降壓電路、選擇電路；
外接電源通過電源端子輸入到電源適配模塊，電源適配模塊輸出穩(wěn)定的5V到超級電容管理模塊、電壓監(jiān)測電路、復位電路和降壓電路；超級電容管理模塊向微處理器、三極管隔離電路和選擇電路提供不間斷的恒壓電源3. 3V，通過微處理器控制輸出滿足GSM模塊和三極管隔離電路所需的VBAT3. 6-4. 2V ；電壓監(jiān)測電路輸出電源適配模塊的輸出狀態(tài)到微處理器；復位電路根據(jù)電源適配模塊的輸出產(chǎn)生微處理器的復位信號；降壓電路在電源適配模塊輸出時提供恒壓電源3. 3V給選擇電路；選擇電路通過微處理器控制選擇不間斷的恒壓電源3. 3V或恒壓電源3. 3V作為485模塊、Zugbee模塊和WIFI模塊的電源。所述的485模塊由光電隔離電路、DC/DC隔離電路、485芯片、接口、485端子組成，選擇電路輸出的電源與DC/DC隔離電路的輸入和光電隔離電路相連；DC/DC隔離電路的輸出與光電隔離電路、485芯片和接口相連；光電隔離電路的信號輸入與微處理器相連，光電隔離電路的信號輸出與485芯片的信號輸入相連；485芯片的輸出與接口的輸入相連；接口的輸出與485端子相連，485端子與地相連。所述的微處理器微處理器由SIPEX的SP6650提供穩(wěn)定3. 3V，SP6650的電壓輸入范圍為2. 7V到6. 5V，微處理器選用STC12LE32S2。所述的超級電容管理模塊包括充電電路、平衡電路、超級電容、穩(wěn)壓電路、自動切 換模塊、控制開關(guān)、恒壓電路；
5V與充電電路、穩(wěn)壓電路和自動切換模塊相連，充電電路的輸出與平衡電路相連，平衡電路的輸出與超級電容和自動切換模塊相連；穩(wěn)壓電路的輸出與控制開關(guān)、恒壓電路和自動切換模塊相連；控制開關(guān)的輸出VBAT是受控制的；恒壓電路輸出恒定的3. 3V。所述的單節(jié)超級電容選擇為30F，充電電路采用CN3068、穩(wěn)壓電路采用MIC29302BU、自動切換模塊和控制開關(guān)采用RF7416、恒壓電路采用SP6650、平衡電路采用XC61CN2202MR 和 XP161A1355PR。所述的GSM模塊采用基于SMS搭載MODBUS RTU協(xié)議數(shù)據(jù)實現(xiàn)485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊計算機、智能手機、物機之間的信息傳輸。所述的基于SMS搭載MODBUS RTU協(xié)議數(shù)據(jù)方式為對數(shù)據(jù)進行PDU編碼，PDU編碼模式包括短消息中心地址長度、短消息中心號碼類型、短消息中心號碼、文件頭字節(jié)、信息類型、被叫號碼長度、被叫號碼類型、被叫號碼、協(xié)議標識、數(shù)據(jù)編碼方式、有效期、用戶數(shù)據(jù)長度、用戶數(shù)據(jù)區(qū)^fMODBUS RTU協(xié)議數(shù)據(jù)放到用戶數(shù)據(jù)區(qū)并正確填寫用戶數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)長度，所述的數(shù)據(jù)編碼方式為UTF7，或者UTF8，或者UCS2。有益效果本發(fā)明的傳感器裝到真實物體上實現(xiàn)感覺系統(tǒng)，感覺系統(tǒng)的信息匯集到嵌入式系統(tǒng)或嵌入式處理器行成感知，能將感知與經(jīng)驗結(jié)合具有自學習能力的物體。智慧物體是一個泛概念，例如智能家居中將所有家用電器連接起來的智能家電系統(tǒng)；智能氣象站中，將所有氣象監(jiān)測儀器、傳感器連接起來的智能氣象信息采集系統(tǒng)；智能物流中，將所有RFID讀寫器聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)；大型公共建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)、校園能源管理系統(tǒng)、橋梁健康監(jiān)測、黃山迎客松健康監(jiān)測等等。智慧物體使用物機通過物與人、物于物的信息互通獲取經(jīng)驗或請求人的幫助。人們借助手機能隨時隨地與物機進行信息交流，不僅能動態(tài)掌握真實物體的情況，規(guī)劃對真實物體的使用和保護，而且能及時獲得真實物體突發(fā)事件的報警，贏得對突發(fā)事件處理的寶貴時間。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)的組成示意 圖2為本發(fā)明的物機結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。如圖I所示，一種物機通信系統(tǒng)，包括智慧物體、物機2、GSM網(wǎng)絡3、手機4，手機4信息通過GSM網(wǎng)絡3與物機2進行信息傳遞；一個物機2與另一個物機2之間通過GSM網(wǎng)絡3進行信息傳遞。智慧物體包括一類智慧物體I、二類智慧物體5、三類智慧物體6。三類智慧物體6包括傳感器1-2、三類真實物體6-1，傳感器1-2裝配在三類真實物體6-1上，是一種低智慧的物體。

一類智慧物體I包括一類真實物體1-1、傳感器1-2、嵌入式處理器1-3，傳感器1-2裝配在一類真實物體1-1上，傳感器1-2用于獲取信息，嵌入式處理器1-3匯集傳感器1-2獲取的信息；一類智慧物體I可以看成是在三類智慧物體6上再加裝嵌入式處理器1-3，是一種中智慧的物體。二類智慧物體5可以是計算機、網(wǎng)絡或工業(yè)控制系統(tǒng)的主機，是一種高智慧的物體。如圖2所不,所述的物機2包括電源系統(tǒng)、微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、三極管隔離電路；
電源系統(tǒng)為微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊和三極管隔離模塊提供所需電源。GSM模塊的UART、控制信號和狀態(tài)信號與三極管隔離電路的一邊相連，三極管隔離電路的另一邊與微處理器UART、控制信號和狀態(tài)信號相連，由三極管隔離電路解決GSM模塊和微處理器之間信號電平匹配，微處理器通過監(jiān)測GSM模塊的狀態(tài)信號掌握GSM模塊運行情況，發(fā)現(xiàn)GSM模塊通信異常及時通過控制信號進行處理，包括對GSM模塊實施冷啟動。微處理器與485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊之間采用的UART和控制信號連接。所述的電源系統(tǒng)，包括電源端子、電源適配模塊、超級電容管理模塊、電壓監(jiān)測電路、復位電路、降壓電路、選擇電路；
外接電源通過電源端子輸入到電源適配模塊，電源適配模塊輸出穩(wěn)定的5V到超級電容管理模塊、電壓監(jiān)測電路、復位電路和降壓電路；超級電容管理模塊向微處理器、三極管隔離電路和選擇電路提供不間斷的恒壓電源(3. 3V)，通過微處理器控制輸出滿足GSM模塊和三極管隔離電路所需的VBAT (3. 6-4. 2V);電壓監(jiān)測電路輸出電源適配模塊的輸出狀態(tài)到微處理器；復位電路根據(jù)電源適配模塊的輸出產(chǎn)生微處理器的復位信號；降壓電路在電源適配模塊輸出時提供恒壓電源(3. 3V)給選擇電路；選擇電路通過微處理器控制選擇不間斷的恒壓電源(3. 3V)或恒壓電源(3. 3V)作為485模塊、Zugbee模塊和WIFI模塊的電源。485模塊由光電隔離電路、DC/DC隔離電路、485芯片、接口、485端子組成，選擇電路輸出的電源與DC/DC隔離電路的輸入和光電隔離電路相連；DC/DC隔離電路的輸出與光電隔離電路、485芯片和接口相連；光電隔離電路的信號輸入與微處理器相連，光電隔離電路的信號輸出與485芯片的信號輸入相連；485芯片的輸出與接口的輸入相連；接口的輸出與485端子相連，485端子與地相連。
微處理器微處理器由SIPEX的SP6650提供穩(wěn)定3. 3V，SP6650的電壓輸入范圍為2. 7V到6. 5V。微處理器選用STC12LE32S2，其省電模式所需電流在2mA。當超級電容供電，發(fā)送報警短信后超級電容的電壓為3. 6V，可用于微處理器待機的超級電容容量為15Fx(3. 6V-2. 7V)=13. 5As ;因此，微處理器的待機時間為13. 5As/2mA=13. 5*1000/2=6750s=l. 87H。所述的超級電容管理模塊包括充電電路、平衡電路、超級電容、穩(wěn)壓電路、自動切換模塊、控制開關(guān)、恒壓電路；
5V與充電電路、穩(wěn)壓電路和自動切換模塊相連，充電電路的輸出與平衡電路相連，平衡電路的輸出與超級電容和自動切換模塊相連；穩(wěn)壓電路的輸出與控制開關(guān)、恒壓電路和自動切換模塊相連；控制開關(guān)的輸出VBAT是受控制的；恒壓電路輸出恒定的3. 3V。所述的單節(jié)超級電容選擇為30F。超級電容管理模塊各部分的主要IC型號是充電電路(CN3068)、穩(wěn)壓電路(MIC29302BU)、自動切換模塊和控制開關(guān)(IRF7416)、恒壓電路(SP6650)、平衡電路 (XC61CN2202MR和 XP161A1355PR)。所述的GSM模塊采用基于SMS搭載MODBUS RTU協(xié)議數(shù)據(jù)實現(xiàn)RS485、WIFI和Zigbee與計算機、智能手機、物機之間的信息傳輸。所述的基于SMS搭載MODBUS RTU協(xié)議數(shù)據(jù)方式為對數(shù)據(jù)進行PDU編碼，一般PDU編碼模式包括短消息中心地址長度、短消息中心號碼類型、短消息中心號碼、文件頭字節(jié)、信息類型、被叫號碼長度、被叫號碼類型、被叫號碼、協(xié)議標識、數(shù)據(jù)編碼方式、有效期、用戶數(shù)據(jù)長度、用戶數(shù)據(jù)區(qū)^fMODBUS RTU協(xié)議數(shù)據(jù)放到用戶數(shù)據(jù)區(qū)并正確填寫用戶數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)長度。所述的數(shù)據(jù)編碼方式為UTF7，或者UTF8，或者UCS2。MODBUS協(xié)議是1978年由M0DIC0N公司制定的應用于電子控制器上的一種通用語言，用來實現(xiàn)控制器之間、控制器經(jīng)網(wǎng)絡(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間的通信。它是一種應用層報文傳輸協(xié)議，與底層的物理接口及電氣規(guī)范無關(guān)，支持傳統(tǒng)的RS-232/422/485設(shè)備和最新發(fā)展出來的以太網(wǎng)設(shè)備等。從功能上看，它可以認為是一種現(xiàn)場總線，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備通過MODBUS接口可以相互連成工業(yè)網(wǎng)絡，進行整個系統(tǒng)的集中監(jiān)控，因而得到了廣泛應用。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不限制于本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于包括智慧物體、物機(2)、GSM網(wǎng)絡(3)、手機(4)，手機(4)信息通過GSM網(wǎng)絡(3)與物機(2)進行信息傳遞；一個物機(2)與另一個物機(2)之間通過GSM網(wǎng)絡(3)進行信息傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于所述的智慧物體包括一類智慧物體(I)、二類智慧物體(5)、三類智慧物體(6);三類智慧物體(6)包括傳感器(1-2)、三類真實物體(6-1)，傳感器(1-2)裝配在三類真實物體(6-1)上；一類智慧物體(I)包括一類真實物體(1-1)、傳感器(1-2)、嵌入式處理器(1-3)，傳感器(1-2)裝配在一類真實物體(1-1)上，傳感器(1-2)用于獲取信息，嵌入式處理器(1-3)匯集傳感器(1-2)獲取的信息；二類智慧物體(5)是計算機、網(wǎng)絡或工業(yè)控制系統(tǒng)的主機。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于所述的物機(2)包括電源系統(tǒng)、微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊、三極管隔離電路； 電源系統(tǒng)為微處理器、GSM模塊、485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊和三極管隔離模塊提供所需電源，GSM模塊的UART、控制信號和狀態(tài)信號與三極管隔離電路的一邊相連，三極管隔離電路的另一邊與微處理器UART、控制信號和狀態(tài)信號相連，由三極管隔離電路解決GSM模塊和微處理器之間信號電平匹配，微處理器通過監(jiān)測GSM模塊的狀態(tài)信號掌握GSM模塊運行情況，發(fā)現(xiàn)GSM模塊通信異常及時通過控制信號進行處理，包括對GSM模塊實施冷啟動，微處理器與485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊之間采用的UART和控制信號連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于所述的電源系統(tǒng)，包括電源端子、電源適配模塊、超級電容管理模塊、電壓監(jiān)測電路、復位電路、降壓電路、選擇電路； 外接電源通過電源端子輸入到電源適配模塊，電源適配模塊輸出穩(wěn)定的5V到超級電容管理模塊、電壓監(jiān)測電路、復位電路和降壓電路；超級電容管理模塊向微處理器、三極管隔離電路和選擇電路提供不間斷的恒壓電源3. 3V，通過微處理器控制輸出滿足GSM模塊和三極管隔離電路所需的VBAT3. 6-4. 2V ;電壓監(jiān)測電路輸出電源適配模塊的輸出狀態(tài)到微處理器；復位電路根據(jù)電源適配模塊的輸出產(chǎn)生微處理器的復位信號；降壓電路在電源適配模塊輸出時提供恒壓電源3. 3V給選擇電路；選擇電路通過微處理器控制選擇不間斷的恒壓電源3. 3V或恒壓電源3. 3V作為485模塊、Zugbee模塊和WIFI模塊的電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于所述的485模塊由光電隔離電路、DC/DC隔離電路、485芯片、接口、485端子組成，選擇電路輸出的電源與DC/DC隔離電路的輸入和光電隔離電路相連；DC/DC隔離電路的輸出與光電隔離電路、485芯片和接口相連；光電隔離電路的信號輸入與微處理器相連，光電隔離電路的信號輸出與485芯片的信號輸入相連；485芯片的輸出與接口的輸入相連；接口的輸出與485端子相連，485端子與地相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器微處理器由SIPEX的SP6650提供穩(wěn)定3. 3V，SP6650的電壓輸入范圍為2. 7V到6. 5V，微處理器選用 STC12LE32S2。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于所述的超級電容管理模塊包括充電電路、平衡電路、超級電容、穩(wěn)壓電路、自動切換模塊、控制開關(guān)、恒壓電路； 5V與充電電路、穩(wěn)壓電路和自動切換模塊相連，充電電路的輸出與平衡電路相連，平衡電路的輸出與超級電容和自動切換模塊相連；穩(wěn)壓電路的輸出與控制開關(guān)、恒壓電路和自動切換模塊相連；控制開關(guān)的輸出VBAT是受控制的；恒壓電路輸出恒定的3. 3V。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于所述的單節(jié)超級電容選擇為30F，充電電路采用CN3068、穩(wěn)壓電路采用MIC29302BU、自動切換模塊和控制開關(guān)采用RF7416、恒壓電路采用SP6650、平衡電路采用XC61CN2202MR和XP161A1355PR。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于所述的GSM模塊采用基于SMS搭載MODBUS RTU協(xié)議數(shù)據(jù)實現(xiàn)485模塊、Zigbee模塊、WIFI模塊計算機、智能手機、物機之間的信息傳輸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種物機通信系統(tǒng)，其特征在于所述的基于SMS搭載MODBUS RTU協(xié)議數(shù)據(jù)方式為對數(shù)據(jù)進行PDU編碼，PDU編碼模式包括短消息中心地址長度、短消息中心號碼類型、短消息中心號碼、文件頭字節(jié)、信息類型、被叫號碼長度、被叫號·碼類型、被叫號碼、協(xié)議標識、數(shù)據(jù)編碼方式、有效期、用戶數(shù)據(jù)長度、用戶數(shù)據(jù)區(qū)^fMODBUSRTU協(xié)議數(shù)據(jù)放到用戶數(shù)據(jù)區(qū)并正確填寫用戶數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)長度，所述的數(shù)據(jù)編碼方式為UTF7,或者 UTF8，或者 UCS2。
全文摘要
一種物機通信系統(tǒng),包括智慧物體、物機(2)、GSM網(wǎng)絡(3)、手機(4)，手機(4)信息通過GSM網(wǎng)絡(3)與物機(2)進行信息傳遞；一個物機(2)與另一個物機(2)之間通過GSM網(wǎng)絡(3)進行信息傳遞。所述的智慧物體包括一類智慧物體(1)、二類智慧物體(5)、三類智慧物體(6)；三類智慧物體(6)包括傳感器(1-2)、三類真實物體(6-1)，傳感器裝配在三類真實物體上；一類智慧物體包括一類真實物體(1-1)、傳感器、嵌入式處理器(1-3)，傳感器裝配在一類真實物體上，傳感器用于獲取信息，嵌入式處理器(匯集傳感器獲取的信息；二類智慧物體(5)是計算機、網(wǎng)絡或工業(yè)控制系統(tǒng)的主機。
文檔編號H04L29/08GK102857580SQ201210376648
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者劉鎮(zhèn)陽, 李文鋒, 許建華, 陸敬筠, 王養(yǎng)森, 孫偉, 王偉, 劉辰成, 劉德田 申請人:南京覓丹電子信息有限公司