專利名稱：一種基于智能手機的非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于智能手機的數(shù)據巡查系統(tǒng)，具體地講，涉及一種基于智能手機的非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)場數(shù)據采集系統(tǒng)可通過有線方式或無線方式將現(xiàn)場數(shù)據傳輸?shù)竭h處，由遠端服務器對現(xiàn)場進行遠程監(jiān)視及控制；但通常仍需到現(xiàn)場巡查，親自查看現(xiàn)場的實際情況。巡查現(xiàn)場境況時，通常采用專用的數(shù)據手持終端，收集現(xiàn)場數(shù)據，這種專用設備成本高，通用性差，很難一機多用。也有基于通用手機的巡查系統(tǒng)，它們要么采用有線方式，直接將現(xiàn)場數(shù)據采集模塊用連接線連到手機的USB 口上；要么采用藍牙、WiFi等無線方式；對于第一種方式，每采集一個數(shù)據，就需要將該處現(xiàn)場數(shù)據采集模塊上的連線插到手機USB 口上一次，操作很不方便；且時間長了很容易造成手機上的USB接口損壞；對于第二種方式，它們是無線方式，手機和數(shù)據采集模塊通信前需雙方確認才可通信，很不方便；且這些無線方式，信號干擾大、信號不穩(wěn)定、設備的能耗也大，對數(shù)據采集模塊中的CPU的要求也高，因此成本也聞。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于智能手機的非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)，巡查數(shù)據方便快捷、巡查面積大、穿透性強、繞射性強、傳輸距離遠、數(shù)據傳輸可靠性高。本發(fā)明采用如下技術方案實現(xiàn)發(fā)明目的:一種基于智能手機的非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)，其特征是:包括數(shù)據采集裝置、數(shù)據匯集裝置和智能手機，所述數(shù)據采集裝置包含采集模塊控制器，所述采集模塊控制器分別連接溫濕度傳感器、光照傳感器、GPS衛(wèi)星定位接收模塊，節(jié)電控制模塊、SD卡、射頻感應模塊、指令接收模塊、數(shù)據發(fā)送模塊、電源轉換模塊；所述數(shù)據匯集裝置包括匯集模塊控制器，所述匯集模塊控制器分別連接數(shù)據轉換模塊、數(shù)據接收模塊和指令發(fā)送模塊；所述數(shù)據發(fā)送模塊和數(shù)據接收模塊配合使用，所述指令發(fā)送模塊和指令接收模塊配合使用，所述數(shù)據匯集裝置連接智能手機。作為對本發(fā)明的進一步限定，所述數(shù)據轉換模塊與所述智能手機通過USB 口連接，通過手機的USB 口與手機直接在線傳輸數(shù)據。作為對本發(fā)明的進一步限定，所述采集模塊控制器采用STC系列單片機STC11F04E，所述采集模塊控制器WSD引腳與所述溫濕度傳感器相連，負責采集現(xiàn)場溫濕度信息；所述采集模塊控制器SDA、SCL引腳與所述光照傳感器相連，負責采集現(xiàn)場光照度信息；所述采集模塊控制器RXD、TXD引腳與所述GPS衛(wèi)星定位接收模塊相連，負責采集衛(wèi)星定位數(shù)據信號；所述采集模塊控制器RFID引腳與所述射頻感應模塊相連，負責感應所述指令發(fā)送模塊發(fā)來的433MHz巡查開始信號；所述采集模塊控制器D3/CS、CMD/D1、SCK、D0/D0、CD引腳與所述SD卡相連，負責對采集數(shù)據的存儲；所述采集模塊控制器D0UT-2引腳與所述數(shù)據發(fā)送模塊相連，負責現(xiàn)場數(shù)據的發(fā)送；所述采集模塊控制器DIN-2引腳與所述指令接收模塊相連，負責數(shù)據與控制指令的接收；所述采集模塊控制器C0N1、C0N2引腳與所述節(jié)電控制模塊相連，負責節(jié)能控制。作為對本發(fā)明的進一步限定，所述匯集模塊控制器采用STC系列單片機STC11F04E ;所述數(shù)據轉換模塊插入所述智能手機的USB 口，所述匯集模塊控制器MCU-RXD、MCU-TXD引腳與所述數(shù)據轉換模塊相連，通過所述智能手機的USB 口，與所述智能手機在線數(shù)據通信；所述匯集模塊控制器DIN引腳與所述數(shù)據接收模塊相連，負責現(xiàn)場數(shù)據的接收；所述匯集模塊控制器DOUT引腳與所述指令發(fā)送模塊相連，負責數(shù)據及控制指令的發(fā)送；所述數(shù)據匯集裝置經USB 口從所述智能手機取電。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明以智能手機作為數(shù)據手持終端，配以成本較低的數(shù)據匯集裝置，即可巡視檢查現(xiàn)場情況；由智能手機完成原專用手持終端的大部分功能，還可現(xiàn)場拍照，成本低，通用性強；本發(fā)明采用現(xiàn)場數(shù)據采集裝置和數(shù)據匯集裝置分離的設計，現(xiàn)場數(shù)據采集裝置負責現(xiàn)場數(shù)據的感知、存儲、無線發(fā)送，數(shù)據匯集裝置負責接收匯集各現(xiàn)場數(shù)據采集模塊發(fā)來的數(shù)據，并送給智能手機。所述智能手機為任何一款帶有Android安卓或iPhone IOS操作系統(tǒng)的手機，只需要在手機的USB接口上接一個數(shù)據匯集模塊就一次同時無線巡查約3平方千米內所有的現(xiàn)場數(shù)據采集模塊中的數(shù)據；并且每一個現(xiàn)場數(shù)據采集模塊都是獨立的設備，可參與在線監(jiān)控，不間斷的實時采集現(xiàn)場數(shù)據，發(fā)送到在線系統(tǒng)的遠端服務器。


圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例的原理方框圖。圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據匯集模塊的匯集模塊控制器電路圖。圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據匯集模塊的數(shù)據轉換模塊電路圖。圖4為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據匯集模塊的數(shù)據接收模塊電路圖。圖5為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據匯集模塊的指令發(fā)送模塊電路圖。圖6為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的采集模塊控制器電路圖。圖7為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的溫濕度傳感器接口電路。圖8為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的光照傳感器接口電路圖。圖9為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的GPS定位數(shù)據接口電路圖。圖10為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的SD卡存儲模塊電路圖。圖11為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的節(jié)電控制模塊電路圖。圖12為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的指令接收模塊電路圖。圖13為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的數(shù)據發(fā)送模塊電路圖。圖14為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的電源轉換模塊電路。圖15為本發(fā)明優(yōu)選實施例的數(shù)據采集模塊的射頻感應模塊電路。
具體實施例方式下面結合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作更進一步的詳細描述。參見圖1 一圖15本發(fā)明包括數(shù)據采集裝置、數(shù)據匯集裝置、智能手機三部分；所述數(shù)據采集裝置負責現(xiàn)場數(shù)據的感知、存儲、無線發(fā)送；所述數(shù)據匯集裝置與所述智能手機的USB 口相連，負責與所述數(shù)據采集裝置的無線通訊，匯集數(shù)據并傳輸給所述智能手機。所述數(shù)據采集裝置包含采集模塊控制器、溫濕度傳感器、光照傳感器、GPS衛(wèi)星定位接收模塊、節(jié)電控制模塊、SD卡、射頻感應模塊、指令接收模塊、數(shù)據發(fā)送模塊、溫濕度傳感器接口、光照傳感器接口、GPS定位數(shù)據接口、電源轉換模塊、SD卡存儲接口。所述溫濕度傳感器接線口連接所述溫濕度傳感器采集環(huán)境溫濕度數(shù)據，所述光照傳感器接線口連接所述光照傳感器采集環(huán)境光照度多少，所述GPS定位數(shù)據接口連接所述GPS衛(wèi)星定位接收模塊采集現(xiàn)場設備所在的GPS定位位置數(shù)據；所述采集模塊控制器連接這些接線口匯集各傳感器數(shù)據，并將這些數(shù)據經所述SD卡存儲接口存到自身的所述SD卡中。所述采集模塊控制器為所述數(shù)據采集模塊的控制單元，主要控制各種現(xiàn)場數(shù)據的感知、存儲、發(fā)送以及整個采集模塊的節(jié)電控制；所述節(jié)電控制模塊在所述采集模塊控制器的指揮下負責整個數(shù)據采集模塊的能耗控制，所述溫濕度傳感器、光照傳感器、GPS衛(wèi)星定位接收模塊平時都處于休眠狀態(tài)。所述采集模塊控制器按照設定的頻率采集現(xiàn)場數(shù)據；只有當采集現(xiàn)場數(shù)據時，所述電源轉換模塊在所述節(jié)電控制模塊的控制下，才給所述溫濕度傳感器、光照傳感器、GPS衛(wèi)星定位接收模塊供電，而使它們轉入工作狀態(tài)，以感知現(xiàn)場環(huán)境。所述數(shù)據匯集裝置包括匯集模塊控制器、數(shù)據轉換模塊、數(shù)據接收模塊和指令發(fā)送模塊；所述數(shù)據發(fā)送模塊和數(shù)據接收模塊一個發(fā)一收配套使用，所述指令發(fā)送模塊和指令接收模塊一個發(fā)一收配套使用，它們采用433MHz無線方式進行無線數(shù)據交換，通過問答式的信息交互，避免誤傳數(shù)據，從而實現(xiàn)所述數(shù)據采集模塊和數(shù)據匯集模塊之間無線數(shù)據交換；433MHz無線具有穿透性強、繞射性強、傳輸距離遠、數(shù)據傳輸可靠性高等特點，其數(shù)據無線傳輸距離最大達1200米，即一臺所述智能手機的巡視面積最大可達3平方千米，可適用于各種復雜惡劣環(huán)境。所述數(shù)據轉換裝置與所述智能手機通過手機的USB 口連接，通過手機的USB 口與手機直接在線傳輸數(shù)據 。所述智能手機為帶有Android安卓或iPhone IOS操作系統(tǒng)的手機，所述智能手機中安裝上位機軟件，負責與所述數(shù)據匯集模塊的通訊，以及數(shù)據的手機存儲、實時顯示和遠程發(fā)送；同時智能手機還可以現(xiàn)場拍照，采集GPS衛(wèi)星定位位置數(shù)據，以便與數(shù)據采集模塊采集的GPS衛(wèi)星定位位置數(shù)據進行核對，防止數(shù)據造假。所述采集模塊控制器為所述數(shù)據采集模塊的核心控制器，負責采集傳感器信號和發(fā)送數(shù)據，采用STC系列單片機STC11F04E，該芯片具有處理速度快，I/O 口資源豐富等特點；所述采集模塊控制器WSD引腳與溫濕度傳感器接口相連，負責采集現(xiàn)場溫濕度信息；所述采集模塊控制器SDA、SCL引腳與光照傳感器接口相連，負責采集現(xiàn)場光照度信息；所述采集模塊控制器RXD、TXD引腳與GPS定位數(shù)據接口相連，負責采集GPS定位數(shù)據信號；所述采集模塊控制器RFID引腳與射頻感應模塊相連，負責感應所述指令發(fā)送模塊發(fā)來的433MHz巡查開始信號；所述采集模塊控制器03/^3、01 /1)1、30(、00/1)0、0)引腳與SD卡存儲模塊相連，負責對采集數(shù)據的存儲；所述采集模塊控制器D0UT-2引腳與所述數(shù)據發(fā)送模塊相連，負責現(xiàn)場數(shù)據的發(fā)送；所述采集模塊控制器DIN-2引腳與指令接收模塊相連，負責數(shù)據與控制指令的接收；所述采集模塊控制器C0N1、C0N2引腳與所述節(jié)電控制模塊相連，負責節(jié)能控制。數(shù)據采集模塊的供電方式為12V電池供電，模塊內部有電源轉換電路，輸入正極端通過二極管D3、電解電容C52、CBB電容C51與電源轉換芯片的輸入端進行連接，輸出端有一 LEDl指示燈對其進行指示，電解電容C53、CBB電容C50對+5V VCC電壓進行濾波。所述匯集模塊控制器為所述數(shù)據匯集模塊的核心控制器，采用STC系列單片機STC11F04E;所述數(shù)據轉換模塊可插入所述智能手機的USB 口 ；所述匯集模塊控制器MCU-RXD、MCU-TXD引腳與數(shù)據轉換模塊相連，通過所述智能手機的USB 口，與所述智能手機在線數(shù)據通信；所述匯集模塊控制器DIN引腳與所述數(shù)據接收模塊相連，負責現(xiàn)場數(shù)據的接收;所述匯集模塊控制器DOUT引腳與所述指令發(fā)送模塊相連，負責數(shù)據及控制指令的發(fā)送。為了進一步降低能耗，平時所述指令接收模塊、所述數(shù)據發(fā)送模塊和數(shù)據接收模塊都處于休眠狀態(tài)。當巡查現(xiàn)場時，首先所述上位機軟件經USB 口、所述數(shù)據轉換模塊、所述指令發(fā)送模塊，向所述射頻感應模塊發(fā)出433MHz巡查現(xiàn)場數(shù)據開始信號；接著所述數(shù)據匯集模塊給所述數(shù)據接收模塊和指令發(fā)送模塊供電，由所述指令發(fā)送模塊發(fā)送巡查數(shù)據指令。所述數(shù)據數(shù)據采集模塊的所述射頻感應模塊感應到433MHz的巡查現(xiàn)場數(shù)據開始信號后，通知所述采集模塊控制器給所述指令接收模塊供電，所述指令接收模塊接收隨后的巡查數(shù)據指令；所述數(shù)據采集模塊接到巡查數(shù)據指令后給所述數(shù)據發(fā)送模塊供電，在所述采集模塊控制器的指揮下，將SD卡中最新的現(xiàn)場數(shù)據，經數(shù)據發(fā)送模塊、數(shù)據接收模塊、數(shù)據轉換模塊、USB 口，送到所述智能手機的所述上位機軟件。本發(fā)明非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)的處理流程為:首先打開數(shù)據采集模塊的電源，數(shù)據采集模塊初始化，采集模塊控制器將監(jiān)測溫濕度傳感器、光照傳感器、GPS衛(wèi)星定位接收模塊是否能正常工作；若提示異常，需斷電檢查線路，連接好線路后，上電再對模塊進行初始化。若所有傳感器無斷線，初始化后其溫濕度傳感器、光照傳感器、GPS衛(wèi)星定位接收模塊、指令接收模塊、數(shù)據發(fā)送模塊都處于休眠狀態(tài)。數(shù)據采集模塊按照設定的頻率給其溫濕度傳感器、光照傳感器、GPS衛(wèi)星定位接收模塊供電，使它們轉入工作狀態(tài)，采集現(xiàn)場數(shù)據，由采集模塊控制器將數(shù)據經SD卡存儲接口存儲到SD卡中，和/或同時將數(shù)據經其他的有線或無線通道發(fā)送到遠端服務器中。當巡查現(xiàn)場時，首先將數(shù)據匯集模塊插入智能手機的USB中，數(shù)據匯集模塊從智能手機端取電，數(shù)據匯集模塊初始化，初始化后其數(shù)據接收模塊處于休眠狀態(tài)。在智能手機上啟動上位機軟件，經數(shù)據匯集模塊，向射頻感應模塊發(fā)出433MHz巡查現(xiàn)場數(shù)據開始信號；接著數(shù)據匯集模塊給數(shù)據接收模塊和指令發(fā)送模塊供電，由指令發(fā)送模塊發(fā)送巡查數(shù)據指令。數(shù)據數(shù)據采集模塊的射頻感應模塊感應到433MHz的巡查現(xiàn)場數(shù)據開始信號后，通知采集模塊控制器給指令接收模塊供電，指令接收模塊接收隨后的巡查數(shù)據指令；數(shù)據采集模塊接到巡查數(shù)據指令后給數(shù)據發(fā)送模塊供電，將SD卡中最新的現(xiàn)場數(shù)據，經數(shù)據發(fā)送模塊、數(shù)據接收模塊、數(shù)據轉換模塊、USB 口，送到上位機軟件；由上位機軟件負責數(shù)據在智能手機的存儲、實時顯示和遠程發(fā)送。上位機軟件收到該數(shù)據采集模塊發(fā)來的數(shù)據后，向該數(shù)據采集模塊發(fā)出確認信息。上位機軟件可同時巡查3平方千米內的所有數(shù)據采集模塊，且可現(xiàn)場拍照。當然，上述說明并非對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本發(fā)明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種基于智能手機的非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)，其特征是:包括數(shù)據采集裝置、數(shù)據匯集裝置和智能手機，所述數(shù)據采集裝置包含采集模塊控制器，所述采集模塊控制器分別連接溫濕度傳感器、光照傳感器、GPS衛(wèi)星定位接收模塊，節(jié)電控制模塊、SD卡、射頻感應模塊、指令接收模塊、數(shù)據發(fā)送模塊、電源轉換模塊；所述數(shù)據匯集裝置包括匯集模塊控制器，所述匯集模塊控制器分別連接數(shù)據轉換模塊、數(shù)據接收模塊和指令發(fā)送模塊；所述數(shù)據發(fā)送模塊和數(shù)據接收模塊配合使用，所述指令發(fā)送模塊和指令接收模塊配合使用，所述數(shù)據匯集裝置連接智能手機。
2.根據權利要求1所述基于智能手機的非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)，其特征是:所述數(shù)據轉換模塊與所述智能手機通過USB 口連接，通過手機的USB 口與手機直接在線傳輸數(shù)據。
3.根據權利要求2所述基于智能手機的非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)，其特征是:所述采集模塊控制器采用STC系列單片機STC11F04E，所述采集模塊控制器WSD引腳與所述溫濕度傳感器相連，負責采集現(xiàn)場溫濕度信息；所述采集模塊控制器SDA、SCL引腳與所述光照傳感器相連，負責采集現(xiàn)場光照度信息；所述采集模塊控制器RXD、TXD引腳與所述GPS衛(wèi)星定位接收模塊相連，負責采集衛(wèi)星定位數(shù)據信號；所述采集模塊控制器RFID引腳與所述射頻感應模塊相連，負責感應所述指令發(fā)送模塊發(fā)來的433MHz巡查開始信號；所述采集模塊控制器D3/CS、CMD/D1、SCK、D0/D0、⑶引腳與所述SD卡相連，負責對采集數(shù)據的存儲；所述采集模塊控制器D0UT-2引腳與所述數(shù)據發(fā)送模塊相連，負責現(xiàn)場數(shù)據的發(fā)送；所述采集模塊控制器DIN-2引腳與所述指令接收模塊相連，負責數(shù)據與控制指令的接收；所述采集模塊控制器C0N1、C0N2引腳與所述節(jié)電控制模塊相連，負責節(jié)能控制。
4.根據權利要求3所述基于智能手機的非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)，其特征電源特征是:所述匯集模塊控制器采用STC系列單片機STC11F04E ;所述數(shù)據轉換模塊插入所述智能手機的USB 口，所述匯集模塊控制器MCU-RXD、MCU-TXD弓I腳與所述數(shù)據轉換模塊相連，通過所述智能手機的USB 口，與所述智能手機在線數(shù)據通信；所述匯集模塊控制器DIN引腳與所述數(shù)據接收模塊相連，負責現(xiàn)場數(shù)據的接收；所述匯集模塊控制器DOUT引腳與所述指令發(fā)送模塊相連，負責數(shù)據及控制指令的發(fā)送；所述數(shù)據匯集裝置經USB 口從所述智能手機取電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于智能手機的非接觸式現(xiàn)場數(shù)據巡查系統(tǒng)，其特征是包括數(shù)據采集裝置、數(shù)據匯集裝置和智能手機，所述數(shù)據采集裝置包含采集模塊控制器，所述采集模塊控制器分別連接溫濕度傳感器、光照傳感器、GPS衛(wèi)星定位接收模塊，節(jié)電控制模塊、SD卡、射頻感應模塊、指令接收模塊、數(shù)據發(fā)送模塊、電源轉換模塊；所述數(shù)據匯集裝置包括匯集模塊控制器，所述匯集模塊控制器分別連接數(shù)據轉換模塊、數(shù)據接收模塊和指令發(fā)送模塊；所述數(shù)據發(fā)送模塊和數(shù)據接收模塊配合使用，所述指令發(fā)送模塊和指令接收模塊配合使用，所述數(shù)據匯集裝置連接智能手機。巡查數(shù)據方便快捷、巡查面積大、穿透性強、繞射性強、傳輸距離遠、數(shù)據傳輸可靠性高。
文檔編號G08C17/02GK103150881SQ20131009766
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權日2013年3月26日
發(fā)明者陳恩修, 胡振媛, 張永軍, 初風欽 申請人:山東商業(yè)職業(yè)技術學院