專利名稱：一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的通用化的信號(hào)采集、處理和通信、控制終端裝置。
背景技術(shù)：
早在“物聯(lián)網(wǎng)”這個(gè)名詞出現(xiàn)之前，“基于網(wǎng)絡(luò)通信的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)”就已經(jīng)實(shí)實(shí)在在的存在于國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)方面，而且隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展和普及，“物聯(lián)網(wǎng)”幾乎“無所不在、無形沒有”，未來的地球就是ー個(gè)巨大無比的“物聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)終端裝置是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備，其性能質(zhì)量、通用性、穩(wěn)定性、安全性和制造成本決定了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)效用的發(fā)揮。由于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，其數(shù)據(jù)終端也是五花八門，各種不同的應(yīng)用系統(tǒng)都采用各自的個(gè)性化終端，即使是同類應(yīng)用系統(tǒng)各廠家的終端也各不相同，因而目前除了手機(jī)(可以認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)終端的ー種)之外還沒有大批量的數(shù)據(jù)終端產(chǎn)品，由此也帶來了相應(yīng)的許多問題
(1)、重復(fù)設(shè)計(jì)、批次多、批量小，導(dǎo)致成本高、資源浪費(fèi)和環(huán)境污染；
(2)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試過程不規(guī)范，質(zhì)量無法保證；
(3)、品種多、技術(shù)個(gè)性強(qiáng)，售后服務(wù)成本高，且無法持續(xù)保障；
(4)、通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，不利于信息互通和共享。鑒于以上原因，很有必要借鑒PLC的技術(shù)理念，發(fā)明ー種通用化的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)終端裝置，統(tǒng)ー產(chǎn)品技術(shù)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，滿足大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。按照這樣的設(shè)想，通用化的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)終端裝置應(yīng)當(dāng)可以發(fā)展成為僅次于手機(jī)的大批量數(shù)據(jù)終端產(chǎn)品，并且從根本上解決以上的問題，具備以下優(yōu)勢(shì)
(I)、統(tǒng)ー的硬件平臺(tái)產(chǎn)品，批量大、成本低，資源利用率高，環(huán)境污染少；
(2 )、統(tǒng)ー的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試過程，保證產(chǎn)品質(zhì)量；
(3)、統(tǒng)ー的產(chǎn)品應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用和售后服務(wù)社會(huì)化，可持續(xù)保障；
(4)、統(tǒng)ー的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，有利于信息互通和共享；
(5)、標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的模塊結(jié)構(gòu)軟件，滿足個(gè)性化應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了滿足大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，提出ー種物聯(lián)網(wǎng)通用數(shù)據(jù)終端裝置。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案
一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，包括信號(hào)調(diào)理及采集電路、可編程信號(hào)處理電路、通信接ロ電路、控制接ロ電路；其中，所述信號(hào)調(diào)理和采集電路與外圍傳感器連接，所述通信接ロ電路與外圍通信裝置連接，所述控制接ロ電路與外圍控制執(zhí)行裝置連接；所述信號(hào)調(diào)理及采集電路、通信接ロ電路分別與可編程信號(hào)處理電路連接，所述可編程信號(hào)處理電路與控制接ロ電路連接。
進(jìn)ー步的，本發(fā)明的一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，所述信號(hào)調(diào)理及采集電路包括8個(gè)通用模擬傳感器信號(hào)輸入接ロ電路、8個(gè)通用開關(guān)電平信號(hào)輸入接ロ電路、I個(gè)專用的I-WireBus數(shù)字傳感器信號(hào)接ロ電路、以及RS232、RS485、RS422、USB、CAN復(fù)用的數(shù)字傳感器信號(hào)通信接ロ電路，其中，上述各接ロ電路分別任意連接ー個(gè)符合各自通信接ロ電氣標(biāo)準(zhǔn)的外圍傳感器。進(jìn)ー步的，本發(fā)明的一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，所述通信接ロ電路包括RS485、RS422、CAN、LAN、2個(gè)RS232、2個(gè)USB共8個(gè)通信接ロ電路，其中，上述各通信接ロ電路均任意連接ー個(gè)符合各自通信接ロ電氣標(biāo)準(zhǔn)的外圍通信裝置。進(jìn)ー步的，本發(fā)明的一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，控制接ロ電路包括4路開關(guān)量信號(hào)輸出接ロ電路和4路觸點(diǎn)輸出接ロ電路，其中，上述各接ロ電路分別任意連接ー個(gè)符合各自電氣標(biāo)準(zhǔn)的外圍執(zhí)行裝置或電氣設(shè)備。進(jìn)ー步的，本發(fā)明的一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，所述可編程信號(hào)處理電路包括ARM9嵌入式MCU芯片、FLASH單元、RAM存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路、IXD觸摸屏接ロ電 路，其中FLASH單元、RAM存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路、LCD觸摸屏接ロ電路分別與ARM9嵌入式MCU芯片連接。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
利用本發(fā)明通用化的硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍不同傳感器信息的適配采集處理，對(duì)外圍不同通信裝置的適配對(duì)接，以及對(duì)不同外圍執(zhí)行裝置的適配控制。多源信息可以在終端裝置中進(jìn)行數(shù)據(jù)同化和融合處理，從而實(shí)現(xiàn)通用化的物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)硬件平臺(tái)快速構(gòu)建，以滿足各種不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)需求，同時(shí)可以降低個(gè)性化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)成本，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖I是本發(fā)明的數(shù)據(jù)終端裝置的組成框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的詳細(xì)說明
如圖I所示，本發(fā)明包括信號(hào)調(diào)理及采集電路、通信接ロ電路、控制接ロ電路、可編程信號(hào)處理電路，各単元模塊的實(shí)現(xiàn)方案如下
(I)、信號(hào)調(diào)理及采集電路
針對(duì)模擬傳感器信號(hào)，包括4-20mA、0-10mA、l-5V、0-5V等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和任意幅度范圍的非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，設(shè)計(jì)具有低通濾波、可編程數(shù)控VGA、A/D轉(zhuǎn)換等功能的信號(hào)調(diào)理和采集硬件電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，配以具有物理量種類設(shè)定、信號(hào)范圍選擇、VGA自適應(yīng)設(shè)定、電量數(shù)據(jù)與物理量示值對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)定、正常值上下限設(shè)定等功能的軟件模塊。針對(duì)數(shù)字傳感器信號(hào)，設(shè)計(jì)采用寬范圍數(shù)字輸入接ロ，結(jié)合總線式通信接ロ硬件電路的復(fù)用進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，配以具有物理量種類設(shè)定、電量數(shù)據(jù)與物理量示值對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)定、正常值上下限設(shè)定等功能的軟件模塊。在硬件模塊基礎(chǔ)上輔以軟件模塊，實(shí)現(xiàn)各類傳感器種類甄別、信號(hào)采集和數(shù)據(jù)同化與融合處理。(2)、通信接ロ電路對(duì)常用的GPRS模塊、3G模塊、以太網(wǎng)通信、Zigbee模塊、GPS定位模塊、數(shù)字Camera、總線式數(shù)字傳感器等通信及通信測(cè)量裝置，設(shè)計(jì)采用RS232、RS485、RS422、USB、CAN、LAN、I-WireBus等通信接ロ，配套相應(yīng)的自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)軟件模塊，自動(dòng)連接、控制和進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞；對(duì)非常 用的通信及通信測(cè)量裝置，配套相應(yīng)的可編程驅(qū)動(dòng)軟件模塊，人工配置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連接、控制和進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。(3)、控制接ロ電路
根據(jù)常用的外圍執(zhí)行裝置控制需要，設(shè)計(jì)采用開關(guān)量電平信號(hào)輸出和觸點(diǎn)輸出兩種形式，配以具有遠(yuǎn)程通信指令控制和現(xiàn)場(chǎng)傳感信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制功能的可編程驅(qū)動(dòng)軟件模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)常見電氣設(shè)備的控制。(4)、可編程信號(hào)處理電路
本終端裝置的信號(hào)采集和處理、通信和控制功能均由ー個(gè)ARM嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)在硬件組成上采用了 ARM9嵌入式MCU芯片，以及FLASH和RAM存儲(chǔ)器、時(shí)鐘、LCD觸摸屏接ロ等電路；在軟件上預(yù)先固化了保證裝置正常工作的定制系統(tǒng)軟件和各種驅(qū)動(dòng)軟件，在組建系統(tǒng)時(shí)只需通過終端裝置自帶的LCD觸摸屏(或與終端裝置相連的計(jì)算機(jī))，進(jìn)行選擇配置即可，一般無需改變或者增加終端裝置中的程序，真正做到了通用化。本終端裝置中幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素的實(shí)施方式如下
(I)傳感器的通用化適配接入
本終端裝置總計(jì)有8個(gè)通用模擬傳感器信號(hào)輸入接ロ，每個(gè)輸入接ロ都可以任意連接ー個(gè)4-20mA、0-10mA、l-5V、0-5V四種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出或任意幅度范圍非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出的傳感器。首次連接或變更傳感器時(shí)，通過傳感器驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行配置。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)只需選擇其中ー種；對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)需要設(shè)置信號(hào)幅度范圍；對(duì)所有信號(hào)均需設(shè)置其物理量種類、電量數(shù)據(jù)與物理量示值對(duì)應(yīng)關(guān)系；對(duì)需要現(xiàn)場(chǎng)超限報(bào)警或聯(lián)動(dòng)控制的還要設(shè)定其上、下門限值及聯(lián)動(dòng)輸出控制端ロ。本終端裝置總計(jì)有8個(gè)通用開關(guān)電平信號(hào)輸入接ロ，每個(gè)輸入接ロ都可以任意連接ー個(gè)最大幅度不超過30V的開關(guān)電平信號(hào)(狀態(tài)傳感信號(hào))。首次連接或變更傳感器吋，通過傳感器驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行配置。對(duì)所有信號(hào)均需設(shè)置其狀態(tài)傳感種類；對(duì)需要現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警或聯(lián)動(dòng)控制的還要設(shè)定其正常狀態(tài)(高電平或低電平)及聯(lián)動(dòng)輸出控制端ロ。本終端裝置還有I個(gè)專用的I-WireBus數(shù)字傳感器信號(hào)接口和RS232、RS485、RS422、USB、CAN等幾個(gè)可復(fù)用的數(shù)字傳感器信號(hào)通信接ロ，每個(gè)接ロ都可以任意連接ー個(gè)符合以上通信接ロ電氣標(biāo)準(zhǔn)的傳感器。首次連接或變更傳感器時(shí)，通過傳感器驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行配置。對(duì)復(fù)用的通信接ロ需要進(jìn)行傳感或通信設(shè)定；對(duì)本終端裝置選配的典型傳感器，裝置能夠自動(dòng)識(shí)別和連接；對(duì)非典型傳感器，需要進(jìn)行通信協(xié)議格式、物理量種類、電量數(shù)據(jù)與物理量示值對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)置；對(duì)需要現(xiàn)場(chǎng)超限報(bào)警或聯(lián)動(dòng)控制的還要設(shè)定其上、下門限值及聯(lián)動(dòng)輸出控制端ロ。(2)通信裝置的通用化適配接入
本終端裝置有RS232 (2 f)、RS485、RS422、CAN、USB (2個(gè))和LAN等6種總計(jì)8個(gè)通信接ロ，每個(gè)接ロ都可以任意連接ー個(gè)符合以上通信接ロ電氣標(biāo)準(zhǔn)的通信裝置。首次連接或變更通信裝置時(shí)，通過通信接ロ驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行配置。對(duì)本終端裝置選配的典型的GPRS模塊(RS232)、3G 模塊(USB)、Zigbee 模塊(RS232)、GPS 定位模塊(RS232 或 USB)、數(shù)字 Camera(USB或LAN)等裝置能夠自動(dòng)識(shí)別和連接；對(duì)非典型通信裝置，需要進(jìn)行通信協(xié)議格式、通信裝置種類及其主要工作參數(shù)設(shè)置。(3)執(zhí)行裝置的通用化適配接入
本終端裝置有4路開關(guān)量(TTL)信號(hào)和4路觸點(diǎn)(250VAC10A)輸出接ロ，每個(gè)接ロ都可以任意連接ー個(gè)符合以上電氣標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行裝置或電氣設(shè)備。首次連接或變更執(zhí)行裝置吋，通過聯(lián)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行配置，對(duì)需要聯(lián)動(dòng)控制的要進(jìn)行傳感與控制的關(guān)聯(lián)關(guān)系設(shè)定。(4)網(wǎng)絡(luò)的通用化適配接入
本終端裝置可以通過以太網(wǎng)接ロ以有線方式接入公網(wǎng)，也能夠以GPRS和3G以無線方式接入公網(wǎng)，還可以通過所有幾種通信接ロ混合進(jìn)行內(nèi)部組網(wǎng)。在本終端裝置接入公網(wǎng)時(shí)，遵循通用的通信協(xié)議，內(nèi)部組網(wǎng)時(shí)視兩者之間的接ロ方式而定。 (5 ) ARM嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái)
本終端裝置的信號(hào)采集和處理、通信和控制功能均由ー個(gè)ARM嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)在硬件組成上采用了 ARM9嵌入式MCU芯片，以及FLASH和RAM存儲(chǔ)器、時(shí)鐘、LCD觸摸屏接ロ等電路；在軟件上預(yù)先固化了保證裝置正常工作的定制系統(tǒng)軟件和各種驅(qū)動(dòng)軟件，在組建系統(tǒng)時(shí)只需通過終端裝置自帶的LCD觸摸屏(或與終端裝置相連的計(jì)算機(jī))，進(jìn)行選擇配置即可，一般無需改變或者增加終端裝置中的程序，真正做到了通用化。
權(quán)利要求
1.一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，其特征在于包括信號(hào)調(diào)理及采集電 路、可編程信號(hào)處理電路、通信接口電路、控制接口電路；其中，所述信號(hào)調(diào)理和采集電路與 外圍傳感器連接，所述通信接口電路與外圍通信裝置連接，所述控制接口電路與外圍控制 執(zhí)行裝置連接；所述信號(hào)調(diào)理及采集電路、通信接口電路分別與可編程信號(hào)處理電路連接， 所述可編程信號(hào)處理電路與控制接口電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，其特征在于所 述信號(hào)調(diào)理及采集電路包括8個(gè)通用模擬傳感器信號(hào)輸入接口電路、8個(gè)通用開關(guān)電平 信號(hào)輸入接口電路、1個(gè)專用的1-WireBus數(shù)字傳感器信號(hào)接口電路、以及RS232、RS485、 RS422、USB、CAN復(fù)用的數(shù)字傳感器信號(hào)通信接口電路，其中，上述各接口電路分別任意連接 一個(gè)符合各自通信接口電氣標(biāo)準(zhǔn)的外圍傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，其特征在于所 述通信接口電路包括RS485、RS422、CAN、LAN、2個(gè)RS232、2個(gè)USB共8個(gè)通信接口電路，其 中，上述各通信接口電路均任意連接一個(gè)符合各自通信接口電氣標(biāo)準(zhǔn)的外圍通信裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)終端裝置，其特征在于控制 接口電路包括4路開關(guān)量信號(hào)輸出接口電路和4路觸點(diǎn)輸出接口電路，其中，上述各接口 電路分別任意連接一個(gè)符合各自電氣標(biāo)準(zhǔn)的外圍執(zhí)行裝置或電氣設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，其特征在于所 述可編程信號(hào)處理電路包括ARM9嵌入式MCU芯片、FLASH單元、RAM存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路、IXD 觸摸屏接口電路，其中FLASH單元、RAM存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路、LCD觸摸屏接口電路分別與ARM9 嵌入式MCU芯片連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)終端裝置，包括信號(hào)調(diào)理及采集電路、可編程信號(hào)處理電路、通信接口電路、控制接口電路；其中，信號(hào)調(diào)理和采集電路與外圍傳感器連接，通信接口電路與外圍通信裝置連接，控制接口電路與外圍控制執(zhí)行裝置連接；信號(hào)調(diào)理及采集電路、通信接口電路分別與可編程信號(hào)處理電路連接，可編程信號(hào)處理電路與控制接口電路連接，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)通用化的物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)硬件平臺(tái)快速構(gòu)建，以滿足各種不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)需求，同時(shí)可以降低個(gè)性化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)成本，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102664969SQ20121017159
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者周濤 申請(qǐng)人:周濤