工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置，包括主控模塊、無線通信模塊、RS232模塊、RS485模塊、存儲模塊、指示燈模塊和電源模塊，實現(xiàn)對網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)有線或無線傳輸及處理功能。主控模塊通過內(nèi)部集成的UART接口與無線通信模塊相連，對接收到的無線數(shù)據(jù)進行解析、存儲以及轉(zhuǎn)換傳輸?shù)裙δ?。主控模塊通過內(nèi)部集成的UART接口分別與RS232模塊和RS485模塊相連，實現(xiàn)有線數(shù)據(jù)解析、存儲以及轉(zhuǎn)換傳輸?shù)裙δ?。電源模塊為RS232模塊、主控模塊和無線模塊供電。本實用新型可對網(wǎng)內(nèi)控制終端開關(guān)量輸入輸出進行配對，遠程配置無線控制終端的運行參數(shù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)及遠程監(jiān)控。
【專利說明】
工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置，屬無線通信和嵌入式系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]對設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控在工業(yè)領(lǐng)域占有重要位置，傳統(tǒng)工業(yè)監(jiān)控裝置大多采用現(xiàn)場監(jiān)控或布設(shè)電纜進行遠程有線監(jiān)控。但是在復雜的工作環(huán)境中，現(xiàn)場監(jiān)控方式設(shè)備安裝困難，且不易維護。有線遠程監(jiān)控，大多采用RS485總線，而RS485總線的通信距離被限制在1.2于米范圍內(nèi)，限制了監(jiān)控距離及規(guī)模，并且在工作過程中，通信電纜也經(jīng)常會因為各種原因斷裂，引起信號中斷，使監(jiān)控終端和控制終端失去聯(lián)系。
[0003]無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機分布和低成本的特點，使其適合應用于惡劣的工作環(huán)境中。因此無線傳感網(wǎng)絡(luò)越來越多的被應用于一些復雜危險的工業(yè)環(huán)境，如采沙場、井礦、電廠等。利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)建立工業(yè)無線傳感監(jiān)控網(wǎng)，可以實現(xiàn)對復雜環(huán)境下設(shè)備運行狀態(tài)遠程實時監(jiān)控，且便于維護。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置。該監(jiān)控裝置具有監(jiān)控范圍大、配置靈活、成本低、對工作環(huán)境影響小的特點，通過無線傳感網(wǎng)可實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠程監(jiān)控，如配置遠程控制終端開關(guān)量輸出，讀取遠程控制終端輸出狀態(tài)，對遠程控制終端開關(guān)量輸入輸出進行配對，實現(xiàn)高性能低成本的無線監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005]本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置，包括主控模塊、無線通信模塊、RS232模塊、RS485模塊、存儲模塊、指示燈模塊和電源模塊。
[0007]具體來說，所述主控模塊采用Cortex MO+內(nèi)核芯片MKL25Z128VLH4，芯片工作電壓+3.3V，主頻48MHz，內(nèi)部集成UART、IIC等多種通用串行接口，主要包括濾波電路、晶振電路、復位電路和SWD調(diào)試電路。主控模塊主要完成無線通信模塊的命令傳輸任務(wù)，對接收到的命令進行解析處理及轉(zhuǎn)發(fā)，遠程采集無線控制終端的輸入輸出狀態(tài)，遠程控制無線控制終端的輸出狀態(tài)，對遠程控制終端開關(guān)量輸入輸出進行配對，配置遠程控制終端的工作參數(shù)。
[0008]進一步地，所述無線通信模塊接收來自主控模塊的數(shù)據(jù)并向控制終端進行轉(zhuǎn)發(fā)，同時無線通信模塊接收來自控制終端的應答數(shù)據(jù)。
[0009]進一步地，所述RS232模塊采用MAXRS232芯片將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，實現(xiàn)主控模塊與監(jiān)控軟件系統(tǒng)的串行通信。
[0010]進一步地，所述存儲模塊采用AT24C256EEPR0M存儲芯片，可以存儲控制終端的運行狀態(tài)以及串行通信的波特率、無線波特率、無線發(fā)射功率、無線通信信道等信息。
[0011]進一步地，所述指示燈模塊包括運行、故障、通信三個指示燈，可以指示監(jiān)控裝置當前的運行狀態(tài)。
[0012]進一步地，所述電源模塊包括+24V轉(zhuǎn)+5V模塊和+5V轉(zhuǎn)+3.3V模塊。+24V轉(zhuǎn)+5V模塊采用LM2575-5V開關(guān)穩(wěn)壓芯片，將輸入的+24V直流電壓轉(zhuǎn)換為+5V直流電壓，為RS232模塊電路、RS485模塊電路提供工作電壓，同時為+5V轉(zhuǎn)+3.3V模塊提供輸入電壓。+5V轉(zhuǎn)+3.3V模塊采用AMSl117-3.3V穩(wěn)壓芯片，將輸入的+5V直流電壓轉(zhuǎn)換為+3.3V直流電壓，為主控模塊、無線通信模塊和存儲模塊提供工作電壓。
[0013]本實用新型的優(yōu)點及效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置簡單易用、監(jiān)控范圍廣、穩(wěn)定性高、成本低，采用MKL25Z128VLH4微控制器可以高速穩(wěn)定的處理接收到的數(shù)據(jù)，并反饋，同時該監(jiān)控裝置靈活設(shè)置通信波特率、無線波特率、無線發(fā)射功率、無線通信信道等參數(shù)，以及實現(xiàn)工業(yè)傳感網(wǎng)內(nèi)部不同控制終端開關(guān)量輸入與輸出之間配對。通過對硬件電路合理布局，提高了系統(tǒng)在復雜工作環(huán)境的穩(wěn)定性、可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置的工作流程圖；
[0016]圖3是本實用新型工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置的電源模塊工作流程圖；
[0017]圖4是本實用新型工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置的主流程圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0019]圖1是本實用新型工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該監(jiān)控裝置包括主控模塊、無線通信模塊、RS232模塊、RS485模塊、存儲模塊、指示燈模塊和電源模塊。
[0020]圖2是本實用新型的工作流程圖，主要分為7個模塊介紹。
[0021](I)主控模塊。
[0022]主控模塊采用MKL25Z128VLH4微控制器，8MHz外部晶振經(jīng)過系統(tǒng)倍頻可為內(nèi)核提供48MHz時鐘。SWD調(diào)試電路與MKL25Z128VLH4微控制器SWD_D10和SWD_CLK引腳相連，其中調(diào)試電路與SWD_CLK之間需串接一個200歐姆的電阻，以實現(xiàn)阻抗匹配。主控模塊主要完成對整個系統(tǒng)硬件初始化，在監(jiān)控器運行過程中，接收無線模塊發(fā)送的指令，對指令進行解析后，向控制終端轉(zhuǎn)發(fā)指令或反饋控制終端的應答信息。
[0023](2)無線通信模塊
[0024]無線通信模塊與MKL25Z128VLH4微控制器的UARTl接口相連，UARTl接口波特率最大115200kbps、串口傳輸位數(shù)為8位及I位停止位、空中波特率200kpbs、工作頻段428MHz?437MHz、無線功率最大26dBm，可配置工作參數(shù)，默認UART接口波特率9600kbps、串口傳輸位數(shù)為8位及I位停止位、空中波特率9600kbps、工作頻段428MHz、無線功率26dBm，采用透明方式通信。無線通信模塊主要完成監(jiān)控裝置與控制終端之間的通信。
[0025](3) RS232 模塊
[0026]RS232模塊采用MAX232芯片，與MKL25Z128VLH4微控制器UARTO接口相連，將TTL電平轉(zhuǎn)換為232電平，實現(xiàn)監(jiān)控裝置與監(jiān)控軟件系統(tǒng)通信，UART接口波特率9600kbps。
[0027](4) RS485 模塊
[0028]RS485模塊采用MAX485芯片，與MKL25Z128VLH4微控制器UART2接口相連，將TTL電平轉(zhuǎn)換為485電平，實現(xiàn)監(jiān)控裝置與其它有線控制終端(如PLC等)總線通信，UART2波特率 9600kbpsο
[0029](5)存儲模塊
[0030]存儲模塊采用AT24C256EEPR0M芯片，與MKL25Z128VLH4微控制器IIC接口相連，存儲監(jiān)控裝置的運行次數(shù)、監(jiān)控裝置地址、無線通信模塊UART接口波特率、串口選項、無線波特率、工作頻段和無線功率。
[0031](6)指示燈模塊
[0032]指示燈模塊包括運行、故障、通信三個指示燈，分別與MKL25Z128VLH4微控制器GP1引腳通過一個限流電阻相連，用于指示監(jiān)控裝置當前運行狀態(tài)。
[0033](7)電源模塊
[0034]圖3是本實用新型電源模塊工作流程圖，電源模塊包括+24V轉(zhuǎn)+5V模塊和+5V轉(zhuǎn)+3.3V模塊。+24V轉(zhuǎn)+5V模塊采用LM2575-5V開關(guān)穩(wěn)壓芯片，電源輸入端與監(jiān)控裝置電源接口相連，輸入+24V電壓經(jīng)過濾波電路輸入給LM2575-5V芯片，經(jīng)過降壓輸出直流+5V電壓，為RS232模塊和RS485模塊供電。+5V轉(zhuǎn)+3.3V模塊采樣AMSl 117-3.3芯片，將直流+5V電壓轉(zhuǎn)換為直流+3.3V電壓，為主控模塊、無線通信模塊和存儲模塊供電。
[0035]圖4是本實用新型的主流程圖。監(jiān)控裝置上電后，MCU初始化(采用外部8MHz時鐘，經(jīng)過系統(tǒng)倍頻，內(nèi)核時鐘48MHz，初始化指示燈、存儲、RS232模塊、RS485模塊)。讀取存儲模塊的本機運行信息，判斷本監(jiān)控裝置是否為初次運行，若為初次運行，則根據(jù)出廠參數(shù)配置，否則根據(jù)讀取的已存參數(shù)配置。程序進入主循環(huán)后，運行指示燈定時閃爍，循環(huán)掃描串口 UART0、無線通信模塊串口 UARTl和RS485模塊串口 UART2，當接收到來自無線模塊數(shù)據(jù)時，進入數(shù)據(jù)處理流程。當接收到來自監(jiān)控軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時，首先對數(shù)據(jù)進行解析，判斷數(shù)據(jù)是否需要進行無線轉(zhuǎn)發(fā)；如果不是，則為本機數(shù)據(jù)，即對本機參數(shù)進行重設(shè)，并將新的參數(shù)信息存儲至存儲模塊；如果是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)打包后進行無線轉(zhuǎn)發(fā)，最后向監(jiān)控軟件系統(tǒng)發(fā)送應答。當接收到來自無線模塊的數(shù)據(jù)時，將無線數(shù)據(jù)打包后，轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控軟件系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置，其特征在于:包括主控模塊、無線通信模塊、RS232模塊、RS485模塊、存儲模塊、指示燈模塊和電源模塊，可接收并處理網(wǎng)內(nèi)開關(guān)控制終端數(shù)據(jù)，并對其進行設(shè)置和監(jiān)控，以及通過RS232模塊和RS485模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)有線傳輸，電源模塊為RS232模塊、RS485模塊、主控模塊和無線通信模塊提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置，其特征在于:所述主控模塊采用MKL25Z128VLH4微控制器，包括濾波電路、晶振電路、復位電路和SWD寫入電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置，其特征在于:所述無線通信模塊采用EFM32微控制器和CC112X無線處理芯片架構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線通信與處理并行處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置，其特征在于:所述主控模塊內(nèi)部集成的IIC接口與存儲模塊相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)無線傳感網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置，其特征在于:所述主控模塊內(nèi)部集成的UART接口分別于無線通信模塊、RS232模塊和RS485模塊相連。
【文檔編號】H04W84/18GK204013615SQ201420378462
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】劉英平, 楊子原, 孟德軍, 林志貴, 李敏 申請人:天津工業(yè)大學