本實(shí)用新型涉及工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)涉及一種基于以太網(wǎng)虛擬串口技術(shù)和LTE無(wú)線網(wǎng)的通信裝置。

背景技術(shù)：

在工業(yè)應(yīng)用中，有大量的無(wú)線組網(wǎng)需求，包括短距離和廣域的無(wú)線組網(wǎng)。特別是隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)和物聯(lián)網(wǎng)的興起，這方面的應(yīng)用更多。Zigbee和Lora技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用，針對(duì)廣域無(wú)線通信，目前用的比較多的解決方案是采用GPRS網(wǎng)絡(luò)，GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，對(duì)一些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性不高，數(shù)據(jù)量小的應(yīng)用場(chǎng)景是一種比較好的解決方法，但是不能滿足一些大數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)性要求相對(duì)高的應(yīng)用。

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)大范圍廣泛部署，其用戶面時(shí)延已經(jīng)縮減到了6.5~20ms，本實(shí)用新型依托低時(shí)延的運(yùn)營(yíng)商LTE網(wǎng)絡(luò)和虛擬串口技術(shù)，提出了一種使用簡(jiǎn)便，低時(shí)延的廣域組網(wǎng)通信解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足, 本實(shí)用新型提供一種基于以太網(wǎng)虛擬串口技術(shù)和LTE無(wú)線網(wǎng)的通信裝置。

本實(shí)用新型技術(shù)方案如下所述：

一種基于以太網(wǎng)虛擬串口技術(shù)和LTE無(wú)線網(wǎng)的通信裝置，其特征在于，包括近端無(wú)線模塊、數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊、LTE終端模塊及LTE終端模塊參數(shù)配置模塊；

所述近端無(wú)線模塊、所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊、所述LTE終端模塊及所述LTE終端模塊參數(shù)配置模塊依次連接，所述近端無(wú)線模塊與所述LTE終端模塊連接，所述LTE終端模塊為遠(yuǎn)程多點(diǎn)分布。

進(jìn)一步的，所述LTE終端模塊通過(guò)RS485通信口或RS232通信口或RS422通信口連接無(wú)線遠(yuǎn)程操作監(jiān)控設(shè)備，所述LTE終端模塊通過(guò)串口或RJ45接口連接所述LTE終端模塊參數(shù)配置模塊，所述LTE終端模塊通過(guò)天線接入LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

進(jìn)一步的，所述LTE終端模塊包括MCU主控模塊、LTE無(wú)線模塊及flash模塊，所述MCU主控模塊分別與所述LTE無(wú)線模塊及flash模塊相連，所述MCU主控模塊包括MCU中心模塊、LTE控制模塊及上位機(jī)通信模塊，所述LTE控制模塊通過(guò)UART接口或USB接口對(duì)所述LTE無(wú)線模塊連接，所述MCU中心模塊通過(guò)共享內(nèi)存方式與所述LTE控制模塊交互數(shù)據(jù)，所述上位機(jī)通信模塊分別與所述MCU中心模塊及所述LTE終端模塊參數(shù)配置模塊連接，所述上位機(jī)通信模塊通過(guò)FSMC接口或SPI接口與所述flash模塊連接。

進(jìn)一步的，所述LTE終端模塊參數(shù)配置模塊的配置參數(shù)包括RS485通信口或RS232通信口或RS422通信口串口參數(shù)、域名地址、數(shù)據(jù)中心IP地址、心跳周期及數(shù)據(jù)中心端控制端號(hào)碼。

根據(jù)上述方案的本實(shí)用新型，其有益效果在于，根據(jù)上述方案的本實(shí)用新型，其有益效果在于，本實(shí)用新型數(shù)據(jù)中心主機(jī)直接訪問(wèn)串口即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程訪問(wèn)，使用方便，可靠，本實(shí)用新型依托低時(shí)延LTE網(wǎng)絡(luò)，使得通信時(shí)延遲更低，可以滿足很多高實(shí)時(shí)性的應(yīng)用場(chǎng)景，如通過(guò)編程軟件對(duì)PLC進(jìn)行無(wú)線遠(yuǎn)程程序升級(jí)、參數(shù)監(jiān)控及修改，適用范圍更廣，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的描述：

如圖1-2所示，一種基于以太網(wǎng)虛擬串口技術(shù)和LTE無(wú)線網(wǎng)的通信裝置，其特征在于，包括近端無(wú)線模塊、數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊、LTE終端模塊及LTE終端模塊參數(shù)配置模塊；

所述近端無(wú)線模塊、所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊、LTE終端模塊及所述LTE終端模塊參數(shù)配置模塊依次連接，所述近端無(wú)線模塊與所述LTE終端模塊連接，所述LTE終端模塊為遠(yuǎn)程多點(diǎn)分布。

所述LTE終端模塊通過(guò)RS485通信口或RS232通信口或RS422通信口連接無(wú)線遠(yuǎn)程操作監(jiān)控設(shè)備，所述LTE終端模塊通過(guò)串口或RJ45接口連接所述LTE終端模塊參數(shù)配置模塊，所述LTE終端模塊通過(guò)天線接入LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

所述LTE終端模塊包括MCU主控模塊、LTE無(wú)線模塊及flash模塊，所述MCU主控模塊分別與所述LTE無(wú)線模塊及flash模塊相連，所述MCU主控模塊包括MCU中心模塊、LTE控制模塊及上位機(jī)通信模塊，所述LTE控制模塊通過(guò)UART接口或USB接口對(duì)所述LTE無(wú)線模塊連接，所述MCU中心模塊通過(guò)共享內(nèi)存方式與所述LTE控制模塊交互數(shù)據(jù)，所述上位機(jī)通信模塊分別與所述MCU中心模塊及所述LTE終端模塊參數(shù)配置模塊連接，所述上位機(jī)通信模塊通過(guò)FSMC接口或SPI接口與所述flash模塊連接。

所述LTE終端模塊參數(shù)配置模塊的配置參數(shù)包括RS485通信口或RS232通信口或RS422通信口串口參數(shù)、域名地址、數(shù)據(jù)中心IP地址、心跳周期及數(shù)據(jù)中心端控制端號(hào)碼。

本實(shí)用新型的工作原理及方法步驟：

1）數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊接入Internet，在數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊生成虛擬串口。

2）LTE終端模塊接入LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)參數(shù)配置、訪問(wèn)域名或通信方式獲取所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊IP地址和通信端口。

3）LTE終端模塊與數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊通過(guò)客戶端服務(wù)器模式建立TCP/IP通信連接。

4）LTE終端模塊對(duì)串口接收到的數(shù)據(jù)幀按照協(xié)議封裝成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，通過(guò)TCP/IP將數(shù)據(jù)包發(fā)送到數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊。

5）數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析處理后輸出到虛擬串口驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)中心主機(jī)上的應(yīng)用軟件通過(guò)訪問(wèn)本機(jī)虛擬串口即可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)幀的讀取。

6）通過(guò)數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊上的應(yīng)用軟件向虛擬串口發(fā)送數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀按照協(xié)議封裝成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包通過(guò)TCP/IP發(fā)送到LTE終端模塊。

7）LTE終端模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析處理后輸出到模塊串口，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊上的應(yīng)用軟件向虛擬串口發(fā)送的數(shù)據(jù)幀在遠(yuǎn)程LTE終端模塊串口輸出。

所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊包括數(shù)據(jù)中心主機(jī)前臺(tái)客戶端及數(shù)據(jù)中心主機(jī)后臺(tái)服務(wù)，所述LTE終端模塊通過(guò)所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)前臺(tái)客戶端建立TCP/IP連接；所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)前臺(tái)客戶端可以生成多個(gè)虛擬串口，多個(gè)所述虛擬串口與特定的所述LTE終端模塊一一相對(duì)應(yīng)，所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)前臺(tái)客戶端通過(guò)所述虛擬串口對(duì)LTE終端模塊的在線、離線、串口參數(shù)、流量、信號(hào)質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并給出報(bào)警信息。

所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊通過(guò)靜態(tài)IP或動(dòng)態(tài)IP接入Internet，當(dāng)所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊通過(guò)動(dòng)態(tài)IP接入Internet，所述近端無(wú)線模塊通過(guò)RJ45通信口或串口通信口獲取所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)的動(dòng)態(tài)IP，所述近端無(wú)線模塊通過(guò)短消息方式向所述LTE終端模塊發(fā)送動(dòng)態(tài)IP。

所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊與所述LTE終端模塊間數(shù)據(jù)傳輸信道包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信道、心跳數(shù)據(jù)信道及管理數(shù)據(jù)報(bào)文信道，所述業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信道、所述心跳數(shù)據(jù)信道及所述管理數(shù)據(jù)報(bào)文信道分時(shí)復(fù)用信道帶寬。

所述業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信道用于傳輸所述LTE終端模塊串口與所述虛擬串口之間的交互數(shù)據(jù)，所述心跳數(shù)據(jù)信道用于維持所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)與所述LTE終端模塊之間的通信連接，所述管理數(shù)據(jù)報(bào)文信道用于傳輸LTE終端模塊狀態(tài)信息及用于所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)對(duì)所述LTE終端模塊的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

所述LTE終端模塊接入LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)后，所述LTE終端模塊與所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)模塊通過(guò)客戶端/服務(wù)器模式建立TCP/IP連接，所述LTE終端模塊對(duì)模塊串口采集到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行壓縮加密后，按照自定義協(xié)議通過(guò)所述TCP/IP傳輸?shù)剿鰯?shù)據(jù)中心主機(jī)模塊，所述數(shù)據(jù)中心主機(jī)后臺(tái)服務(wù)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析還原后將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到指定虛擬串口；所述LTE終端模塊通過(guò)所述指定虛擬串口獲取數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析還原后輸出到所述模塊串口。

本實(shí)用新型采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)加密算法對(duì)數(shù)據(jù)中心主機(jī)和遠(yuǎn)程終端模塊間的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行了處理，最大程度降低了數(shù)據(jù)傳輸流量，并提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

本實(shí)用新型將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)結(jié)合，為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)提供了一種實(shí)時(shí)，穩(wěn)定，可靠，安全的方法和解決方案。

本實(shí)用新型數(shù)據(jù)中心主機(jī)首先進(jìn)行串口虛擬，通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)虛擬串口與LTE的終端模塊實(shí)際RS485/RS232/RS422通信口的透?jìng)?，?shù)據(jù)中心主機(jī)通過(guò)串口或RJ45將數(shù)據(jù)中心主機(jī)的動(dòng)態(tài)IP地址發(fā)送給近端無(wú)線模塊，近端無(wú)線模塊通過(guò)短消息形式將IP地址發(fā)送給LTE終端模塊，LTE終端模塊通過(guò)Internet及LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心主機(jī)建立通信連接，LTE終端模塊將接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，解析后轉(zhuǎn)發(fā)給RS485/RS232/RS422通信口，LTE終端模塊與無(wú)線遠(yuǎn)程操作監(jiān)控設(shè)備通過(guò)RS485/RS232/RS422進(jìn)行通信連接，根據(jù)需要，無(wú)線遠(yuǎn)程操作監(jiān)控設(shè)備可以分別為第一設(shè)備、第二設(shè)備......第n設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心主機(jī)以太網(wǎng)虛擬串口到實(shí)際物理串口的映射。

本實(shí)用新型數(shù)據(jù)中心主機(jī)直接訪問(wèn)串口即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程訪問(wèn)，使用方便，可靠，本實(shí)用新型依托低時(shí)延LTE網(wǎng)絡(luò)，使得通信時(shí)延遲更低，可以滿足很多高實(shí)時(shí)性的應(yīng)用場(chǎng)景，如通過(guò)編程軟件對(duì)PLC進(jìn)行無(wú)線遠(yuǎn)程程序升級(jí)、參數(shù)監(jiān)控及修改，適用范圍更廣，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型專利進(jìn)行了示例性的描述，顯然本實(shí)用新型專利的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型專利的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型專利的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。