一種基于m2m的物聯(lián)網(wǎng)控制設備及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，包括外部采集電路、驅動電路、報警電路、通信電路、對外供電電路、存儲電路和控制電路，外部采集電路采集外部設備工作信號或環(huán)境信號并由MCU處理后連接至控制電路，驅動電路連接到控制電路控制外部設備，報警電路連接至控制電路提供報警信號，通信電路通過有線傳輸線或GPRS無線網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)和控制信號，對外供電電路能對外提供多種電壓，存儲電路存儲外部采集數(shù)據(jù)、報警信號以及設備的配置信息。
【專利說明】一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)控制設備，具體說是一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備及其控制方法，適用于諸多工業(yè)的現(xiàn)場采集、設備控制。
【背景技術】
[0002]在工業(yè)測控、醫(yī)療儀器等行業(yè)中，數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測技術得到越來越多的應用，在今后的發(fā)展中比重會不斷增加。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的擴大，市場對數(shù)據(jù)采集的實時性與設備功耗提出了更高的要求:即在滿足微功耗、智能化的設計原則上，能實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，而且可以遠程控制設備。
[0003]目前，市面上基于物聯(lián)網(wǎng)基礎的諸多儀器儀表的遠程控制管理技術水平還比較低。很多城市儀器儀表的數(shù)據(jù)采集還停留在手動采集狀態(tài)。傳統(tǒng)儀表控制操作繁瑣，現(xiàn)場適用性差，數(shù)據(jù)采集費時費力，且不能保證實時性。
[0004]從市場需求及技術發(fā)展看，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控歷程大致經(jīng)歷了四個階段:
[0005]第一階段，八十年代末，采用220V強電有線控制方式；
[0006]第二階段，九十年代初期到中期，利用電力線、電話線載波控制方式；
[0007]第三階段，九十年代中期到末期，采用230MHZ專用頻道進行無線數(shù)據(jù)傳輸控制方式；
[0008]第四階段，二十一世紀初期至今，采用中國移動、中國聯(lián)通的短消息SMS (shortmessage servi ce,短消息業(yè)務)和GPRS/CDMA無線公網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞胶?30MHZ專用數(shù)據(jù)傳輸控制方式。
[0009]電力線載波通信PLC(power line communication)技術和GPRS無線通信技術成為現(xiàn)有數(shù)據(jù)監(jiān)控的主要方案。電力線載波通信技術是指基于電力線，通過載波方式傳輸模擬信號或數(shù)字信號的技術。它存在著較大的缺點:
[0010]配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用；
[0011]三相電力線間對信號有很大的衰減(10-30dB)；
[0012]電力線存在固有的脈沖干擾，不同信號稱合方式對電力載波信號損失不同；
[0013]在管理方面，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集只能人工進行、不能遠程監(jiān)測設備的運行狀態(tài)。同時傳統(tǒng)技術不能滿足現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時采集、設備自身防盜、突發(fā)故障處理等市場技術需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]針對現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供了一種能實時采集多路數(shù)據(jù)，現(xiàn)場適應能力強，可以通過互聯(lián)網(wǎng)和無線CMNET網(wǎng)實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸和指令控制的基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備及其控制方法。
[0015]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，其特征在于:包括外部采集電路、驅動電路、報警電路、通信電路、對外供電電路、存儲電路和控制電路，外部采集電路采集外部設備工作信號或環(huán)境信號連接至控制電路，驅動電路連接到控制電路控制外部設備，報警電路連接至控制電路提供報警信號，通信電路通過有線傳輸線或GPRS無線網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)和控制信號，對外供電電路能對外提供多種電壓，存儲電路存儲外部采集數(shù)據(jù)、報警信號以及設備的配置信息。
[0016]所述外部采集電路包括數(shù)字量采集電路和模擬量采集電路，數(shù)字量采集電路通過六路數(shù)字脈沖電路獲取外部數(shù)字傳感器的數(shù)字脈沖信號，模擬量采集電路通過外部模擬式傳感器采集外部模擬信號。
[0017]所述控制電路由主芯片MSP430F147通過驅動電路驅動繼電器控制強電設備，最大驅動能力達3200W。
[0018]所述報警電路由移動報警電路和剪線報警電路構成，在設備發(fā)生大幅度傾斜和剪端連接線時將觸發(fā)相應的報警。
[0019]所述通信電路包括有線電路和無線電路，有線電路通過RS-232或RS-485接口與外部設備進行通訊，無線電路通過M2M模塊，利用GPRS無線網(wǎng)絡下發(fā)控制指令和傳輸2G數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程控制本設備并將采集的實時數(shù)據(jù)及時上行傳輸至客戶機及服務器。
[0020]所述對外供電電路能向外部設備提供3.3V/200mA、9V/200mA、24V/200mA等工作電源，對外供電電路同時也可向設備內(nèi)部工作電壓為3.3V、9V或者24V的電磁閥電路使用。[0021 ] 所述存儲電路配備多塊24LC256存儲芯片存儲數(shù)據(jù)。
[0022]所述控制電路采用MSP430系列MCU作為主控制芯片。
[0023]一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備的控制方法，其控制方法為:
[0024]I)獲取表具讀數(shù):數(shù)字量采集電路通過六路數(shù)字脈沖采集電路獲取液體、氣體、電表等計量設備的儀表讀數(shù)，并上行傳輸至上位機顯示；
[0025]2)物理量參數(shù)采集:模擬量采集電路通過三路模擬量采集電路采集外部傳感網(wǎng)中的壓力、液位、溫度、煙霧、污染顆粒等物理量，并上行傳輸至上位機顯示；
[0026]3)弱電控制強電:通過控制電路主芯片MSP430F147計算步驟I)、2)采集數(shù)據(jù)信息并計算，通過驅動電路驅動繼電器控制強電設備；
[0027]4)智能報警:包括移動報警和剪線報警，移動報警電路在發(fā)生大幅度傾斜時觸發(fā)產(chǎn)生數(shù)字脈沖，主芯片檢測到該脈沖后向用戶發(fā)出報警信息；剪線報警電路，外部連線被剪斷時同樣也觸發(fā)產(chǎn)生數(shù)字脈沖，控制電路通過互聯(lián)網(wǎng)和短信上報被盜信息；
[0028]5)有線通信:控制電路通過RS-232或RS-485接口，進行有線通訊，下發(fā)控制指令，或上傳數(shù)據(jù)；
[0029]6)無線通信:控制電路通過M2M模塊，利用GPRS無線網(wǎng)絡下發(fā)控制指令和2G數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)遠程控制本設備并將采集的實時數(shù)據(jù)及時上行傳輸至客戶機及服務器；
[0030]7)對外供電:可以由本設備向外部設備供電，包括3.3V/200mA、9V/200mA、24V/200mA ；
[0031]8.)存儲功能:控制電路通過存儲電路的3片24LC256存儲芯片及時存儲實時數(shù)據(jù)；
[0032]9.)電磁閥控制:驅動電路基于3.3V.9V.24V工作電壓的電磁閥。
[0033]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0034]1、本設備配有RS-232和RS-485雙通信接口，能實現(xiàn)設備與管理軟件的全雙工通信，從而實現(xiàn)有線數(shù)據(jù)傳輸以及上位機控制命令的下發(fā)。RS-232通信接口和RS-485通信接口可以相互自由切換，便于和下行儀表通訊以及上位機對本設備進行參數(shù)配置，解決了常規(guī)儀表通信方式單一且切換不靈活的問題；
[0035]2、本設備基于M2M模塊實現(xiàn)機器與機器，機器與移動電話，移動電話與機器的無線通信，實現(xiàn)遠程控制及無線傳輸功能。M2M模塊實現(xiàn)了從設備獲得數(shù)據(jù)，再將2G數(shù)據(jù)通過CMNET和Internet發(fā)送到客戶端軟件和用戶手機，本設計結合了移動通信和短距通信，并在最大程度是行彌補了各自的不足，并且將繁瑣的AT指令進行了人性化的設計，用戶只需將可理解性的控制語句通過手機發(fā)送到設備即可實現(xiàn)對設備的智能控制。
[0036]3、本設備使用雙電源混合供電，通過接線端子向外部設備供電，外供電路能對外提供DC3.3V、DC4.2V、DC9V、DC24V等工作電源，使得系統(tǒng)能向有源傳感器供電，解決了系統(tǒng)隨時隨地采集數(shù)據(jù)的難題；基于系統(tǒng)的供電電路，電磁閥控制電路能驅動3.3V-24V等多種工作電壓的電磁閥，大大提高了本產(chǎn)品現(xiàn)場適應能力；
[0037]3、本設備設計了移動報警電路和剪線報警電路。當本設備出現(xiàn)大幅度傾斜或外接線被剪斷時，報警裝置將被觸發(fā)，報警信號將被通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至客戶端軟件及用戶手機，從根本上解決了市面上常規(guī)儀表設備無防盜報警功能的技術難題，極大的提高了設備自身的安全系數(shù)。
[0038]本發(fā)明采用兩種傳輸模式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及指令下發(fā)，經(jīng)由兩種模式供電，包含多路數(shù)據(jù)采集電路，多種工作電壓的閥門控制電路，改善了傳統(tǒng)儀表現(xiàn)場適應能力差的情況，由MSP430主芯片控制同時各功能電路將特征參數(shù)反饋給主芯片，使主芯片能夠針對外界不斷變化的信息做出及時正確的響應，從而實現(xiàn)智能控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明結構原理圖。
[0040]圖中:控制電路I，外部采集電路2，數(shù)字量采集電路21，模擬量采集電路22，驅動電路3，驅動繼電器31，外部設備4，報警電路5，移動報警電路51，剪線報警電路52，通信電路6，有線電路61，無線電路62，存儲電路7，對外供電電路8，供電電磁閥81。
【具體實施方式】
[0041 ] 下面進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0042]圖1所示，一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備包括控制電路1、外部采集電路2、數(shù)字量采集電路21、模擬量采集電路22、驅動電路3、驅動繼電器31、外部設備4、報警電路5、移動報警電路51、剪線報警電路52、通信電路6、有線電路61、無線電路62、存儲電路7、對外供電電路8和供電電磁閥81。外部采集電路2包括數(shù)字量采集電路21和模擬量采集電路22，數(shù)字量采集電路21通過六路數(shù)字脈沖電路獲取外部計量設備的脈沖數(shù)據(jù)，模擬量采集電路22通過外部傳感器采集外部物理量信號；控制電路I采用MSP430系列MCU作為主控制芯片，控制電路I通過主芯片MSP430F147控制驅動電路3的驅動繼電器31驅動外部設備4，最大驅動能力達3200W ;報警電路5由移動報警電路51和剪線報警電路52構成，在設備發(fā)生大幅度傾斜和剪端連接線時將觸發(fā)相應的報警；通信電路6包括有線電路61和無線電路62，有線電路61通過RS-232或RS-485接口與外部設備進行通訊，無線電路62通過M2M模塊，利用GPRS無線網(wǎng)絡下發(fā)控制指令和傳輸2G數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程控制本設備并將采集的實時數(shù)據(jù)及時上行傳輸至客戶機及服務器；對外供電電路8能向外部設備提供3.3V/200mA、9V/200mA,24V/200mA等工作電源，對外供電電路經(jīng)3.3V、9V或者24V的供電電磁閥81連接控制電路I或驅動電路3 ;存儲電路7配備多塊24LC256存儲芯片存儲數(shù)據(jù)連接電路I。上述外部采集電路2、驅動電路3、報警電路5、通信電路6、對外供電電路8和存儲電路7均連接于控制電路I上。
[0043]本發(fā)明的控制方法為:
[0044]I)獲取表具讀數(shù):數(shù)字量采集電路通過六路數(shù)字脈沖采集電路獲取液體、氣體、電表等計量設備的儀表讀數(shù)，并上行傳輸至上位機顯示；
[0045]2)物理量參數(shù)采集:模擬量采集電路通過三路模擬量采集電路采集外部傳感網(wǎng)中的壓力、液位、溫度、煙霧、污染顆粒等物理量；
[0046]3)弱電控制強電:通過主芯片MSP430F147控制驅動電路驅動繼電器控制強電設備;
[0047]4)智能報警:包括移動報警和剪線報警，移動報警電路在發(fā)生大幅度傾斜時觸發(fā)產(chǎn)生數(shù)字脈沖，主芯片檢測到該脈沖后向用戶發(fā)出報警信息；剪線報警電路，外部連線被剪斷時同樣也觸發(fā)產(chǎn)生數(shù)字脈沖。在上述情況下，控制設備能夠及時通過互聯(lián)網(wǎng)和短信上報被盜信息；
[0048]5)有線通信:控制電路主芯片通過RS-232或RS-485接口，本設備可以進行有線通訊，下發(fā)控制指令，或上傳數(shù)據(jù)；
[0049]6)無線通信:控制電路主芯片通過M2M模塊，利用GPRS無線網(wǎng)絡下發(fā)控制指令和2G數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)遠程控制本設備并將采集的實時數(shù)據(jù)及時上行傳輸至客戶機及服務器；
[0050]7)對外供電:可以由本設備向外部設備供電，包括3.3V/200mA、9V/200mA、24V/200mA ；
[0051]8.)存儲功能:控制電路通過3片24LC256存儲芯片及時存儲實時數(shù)據(jù)；
[0052]9.)電磁閥控制:驅動基于3.3V.9V.24V工作電壓的電磁閥。
【權利要求】
1.一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，其特征在于:包括外部采集電路、驅動電路、報警電路、通信電路、對外供電電路、存儲電路和控制電路，外部采集電路采集外部設備工作信號或環(huán)境信號連接至控制電路，驅動電路連接到控制電路控制外部設備，報警電路連接至控制電路提供報警信號，通信電路通過有線傳輸線或GPRS無線網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)和控制信號，對外供電電路能對外提供多種電壓，存儲電路存儲外部采集數(shù)據(jù)、報警信號以及設備的配置信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，其特征在于:所述外部采集電路包括數(shù)字量采集電路和模擬量采集電路，數(shù)字量采集電路通過六路數(shù)字脈沖電路獲取外部數(shù)字傳感器的數(shù)字脈沖信號，模擬量采集電路通過外部模擬式傳感器采集外部模擬信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，其特征在于:所述控制電路由主芯片MSP430F147通過驅動電路驅動繼電器控制強電設備，最大驅動能力達3200W。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，其特征在于:所述報警電路由移動報警電路和剪線報警電路構成，在設備發(fā)生大幅度傾斜和剪端連接線時將觸發(fā)相應的報警。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，其特征在于:所述通信電路包括有線電路和無線電路，有線電路通過RS-232或RS-485接口與外部設備進行通訊，無線電路通過M2M模塊，利用GPRS無線網(wǎng)絡下發(fā)控制指令和傳輸2G數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程控制本設備并將采集的實時數(shù)據(jù)及時上行傳輸至客戶機及服務器。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，其特征在于:所述對外供電電路能向外部設備提供3.3V/200mA、9V/200mA、24V/200mA等工作電源，對外供電電路同時也可向設備內(nèi)部工作電壓為3.3V、9V或者24V的電磁閥電路使用。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，其特征在于:所述存儲電路配備多塊24LC256存儲芯片存儲數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備，其特征在于:所述控制電路采用MSP430系列MCU作為主控制芯片。
9.一種基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)控制設備的控制方法，其控制方法為: 1)獲取表具讀數(shù):數(shù)字量采集電路通過六路數(shù)字脈沖采集電路獲取液體、氣體、電表等計量設備的儀表讀數(shù)，并上行傳輸至上位機顯示； 2)物理量參數(shù)采集:模擬量采集電路通過三路模擬量采集電路采集外部傳感網(wǎng)中的壓力、液位、溫度、煙霧、污染顆粒等物理量，并上行傳輸至上位機顯示； 3)弱電控制強電:通過控制電路主芯片MSP430F147計算步驟I)、2)采集數(shù)據(jù)信息并計算，通過驅動電路驅動繼電器控制強電設備； 4)智能報警:包括移動報警和剪線報警，移動報警電路在發(fā)生大幅度傾斜時觸發(fā)產(chǎn)生數(shù)字脈沖，主芯片檢測到該脈沖后向用戶發(fā)出報警信息；剪線報警電路，外部連線被剪斷時同樣也觸發(fā)產(chǎn)生數(shù)字脈沖，控制電路通過互聯(lián)網(wǎng)和短信上報被盜信息； 5)有線通信:控制電路通過RS-232或RS-485接口，進行有線通訊，下發(fā)控制指令，或上傳數(shù)據(jù)； 6)無線通信:控制電路通過M2M模塊，利用GPRS無線網(wǎng)絡下發(fā)控制指令和2G數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)遠程控制本設備并將采集的實時數(shù)據(jù)及時上行傳輸至客戶機及服務器； 7)對外供電:可以由本設備向外部設備供電，包括3.3V/200mA、9V/200mA、24V/200mA ；.8.)存儲功能:控制電路通過存儲電路的3片24LC256存儲芯片及時存儲實時數(shù)據(jù)； .9.)電磁閥控制:驅動電 路基于3.3V、9V、24V工作電壓的電磁閥。
【文檔編號】G05B19/418GK103809529SQ201210441961
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月7日 優(yōu)先權日:2012年11月7日
【發(fā)明者】朱德宏, 殷家鵬, 楊慰 申請人:江蘇圖南智能科技有限公司