物機的製作方法

2023-06-25 05:12:21 1

專利名稱：物機的製作方法
技術領域：
本發明所涉及的是一種無線通訊裝置；特別關於一種無線通訊裝置，該裝置安裝 在物體上利用GSM網絡實現"人與物"和"物與物"之間的信息交流，特別關於裝置與物體 之間的信息採集是由裝置提供的RS485接口和MODIBUS通訊協議形成現地485網絡，將滿 足現地485網絡要求的各類用於物體監測的傳感器接入，這樣就實現了裝置與物體之間的 信息採集。
背景技術：
已知技術的無線通訊裝置是手機和DTU(數據傳輸單元)，手機作為終端產品是靠 成熟並公眾化的GSM網絡來實現"人與人"之間的信息交流；當GSM網絡提供數據服務業務 後，就出現了 DTU， DTU通過數據中心進行信息交流，藉助計算機、計算機網絡和數據中心軟 件實現與人的交互，國內使用的DTU分GPRS DTU和CDMADTU。

發明內容
已知無線通訊裝置功能有限。例如 —、手機只能實現"人與人"之間的信息交流，局限手機應用於物的關鍵因素有
1、接口，手機沒有與傳感連接的接口 ； 2、電池，因應用到物體的無線通訊裝置環境非常惡劣，對裝置的可靠性要求非常 高。目前嚴重影響設備可靠性的是儲能介質，使用最多的儲能介質是鋰電池，而
(1)鋰電池完全衝放電次數只能在300次左右，制約了設備的壽命，造成後期設備 的維護量巨大，以至於阻礙了設備進行大面積推廣應用； (2)鋰電池的放電效率與環境溫度有很大關係，對於室外全天候應用的設備無法 解決低溫環境的應用。 二、DTU只能與數據中心之間進行數據通訊，局限DTU不能直接實現"物與人"之間 信息交流的關鍵因素有 1、 DTU自身不帶電池，當DTU遇到停電故障時，無法工作，不能直接建立與人之間 的告警； 2、DTU需要數據中心的支持，尤其是"心跳"信號的維持；
3、DTU適用於數據量大、傳輸速度高的應用。 上述已知技術的無線通訊裝置不適合於"人與物"和"物與物"之間的信息交流， 特別不適合對於物體進行安全監測，遇警及時報警的場合。 因此，需要發展一成本低，能提供對物體安裝的各類傳感器進行接入的接口，具有 對傳感器信息處理能力，發現異常能及時直接向"人"(管理者)報警，以便管理者能贏得處 理突發事件的時間，避免或將損失減少到最小。 本發明之物機包括外殼、電源、超能電池(發明申請號200810196366. 5)、處理 器、RS485接口 、無線通訊模塊、匹配無線通訊模塊的天線。
1、外殼的密封性要好，防護等級為IP65 ; 2、電源不僅電壓輸入範圍寬(AC40 AC265V)，而且工作溫度範圍為-40°C +85 °C ; 3、超能電池克服了 Li-Ion電池壽命缺陷，超能電池充放電大於50萬次，是Li-Ion 電池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍，如果對超級電池每天充放電20次，連續 使用可達68年； 4、處理器使用工業級高集成度MCU ;
5、RS485接口增加保護措施，包括防雷； 6、無線通訊模塊根據需要配置，在結構上設計可更換機構，選擇國際知名品牌；
7、 SIM卡座是物機用於安裝SIM卡的裝置，SIM卡座一定要選擇國際知名品牌；
8、天線採用與無線通訊模塊匹配的天線。 本發明之物機適合非常惡劣的應用環境，當安裝現場電源故障時，物機能立即向 預置的手機(監控中心和管理者)採用簡訊發送告警信息；當安裝現場電源正常時，物機通 過RS485接口採集現場485總線上的各傳感器信息，經過對傳感器數據的算法處理，根據預 置的門限，發現報警時，物機能立即向預置的手機(監控中心和管理者)採用簡訊發送告警 信息；管理者可以及時採取應對措施，包括要求物機連續發送現場數據到監控中心。對於區 域性的應用，物機與物機之間能實現信息交流，根據算法實現區域內物體監測的關聯。
本發明之效果能實現"人與物"和"物與物"之間的信息交流。


圖1.本發明的組成框圖。
圖2.本發明的實施方案圖。
圖3.本發明的開關電源圖。
圖4.本發明的多電源圖。
圖5.本發明的模塊控制圖。
圖6.本發明的MCU圖。
圖7.本發明的接口圖。 圖1中1、開關電源，2、電池管理，3、超能電池，4、電壓調整，5、切換器，6、 DC/DC， 7、上電復位，8、輸入電源狀態指示，9、 SIM卡座，10、無線通訊模塊，11、隔離與電平匹配接 口 ， 12、 MCU， 13、運行指示，14、發送指示，15、接收指示，16、無線通訊模塊運行狀態指示，17、 日曆時鐘，18、RS485接口， 19、RS485接口保護，20、匹配無線通訊模塊的天線，21、無線通訊 模塊的電源開關，22、無線通訊模塊的啟動電路。
具體實施例方式
本發明的實施方式將圖1的全部功能集中在一個滿足IP65的小型殼體之內，在結 構上採用2層板結構，具體功能分配見圖2。 圖2中A、電源板功能，B、板間連接器，C、功能板，圖2中的數字與圖1中的對應。
本發明之物機應用於特定對象(物體)，物體本身是非智慧的，只有通過安裝各類 傳感器，在有電的情況下才能具有智慧，實現"人與物"和"物與物"之間信息交流的物機首先要解決電源問題，特別設計了寬範圍電壓輸入(AC40 AC265V)的開關電源(見圖3)。
圖3中1、表示圖3是圖2中的l，是開關電源。 本發明之物機需要使用三組電源(5V、4.2V、3.3V)，5V輸出是固定的，沒有後備電 池支持；4. 2V的輸出不僅是可控的，而且需要後備電池支持；3. 3V的輸出是固定的且需要 後備電池支持。具體見圖4。 圖4中圖4中的數字與圖2是對應的，*、板間連接器。 本發明之物機採用的無線通訊模塊是SMENS TC35i，根據TC45i的實際應用特 點，尤其是TC35i死機後會出現只有斷電才能啟動的現象，為了解決TC35i的冷啟動問題， 本發明當MCU主動給TC35i失電時，同時將MCU與TC35i之間的所有信號連接也失電，確保 了 TC35i的冷啟動成功。具體實現見圖5。
圖5中圖5中的數字與圖2是對應的。 本發明之物機需要使用工業級的MCU，首先，MCU要具有2個獨立硬體UART ;其次， MCU需要內部具有PR0M、 RAM、 EEPR0M，除有看門狗外，還應具有軟體復位功能。由於物機常 年工作在惡劣環境中，總會遇到不可想像的死機情況，本發明通過對MCU增加上電復位，這 個上電復位的電源是直接採用不經過電池的5V電源來實現，檢測物機死機的方式是主動 巡檢， 一旦發現物機死機，我們可以通過遠程控制物機供電重新啟動物機，確保物機永不死 機。具體實現見圖6。 圖6中圖6中的數字與圖2是對應的。
本發明之物機的擴展接口，見圖7。 圖7中圖7中的數字與圖2是對應的，*、板間連接器，**、MCU下載程序接口。
本發明之物機實現斷電報警模式的過程描述當物機的輸入電源(AC40 AC265V)失電時，圖l中的l(開關電源)的輸出就會立即失去，圖1中的8(輸入電源狀態) 指示燈滅同時送給圖1中的12(MCU)的輸入電源狀態為高，圖1中的12(MCU)通過內部50mS 定時器中斷對輸入電源狀態進行採樣、處理，判斷出物機的輸入電源(AC40 AC265V)失電 後，在MCU內部EEPROM中設置報警標誌，並重新啟動MCU，這樣確保報警簡訊能發送成功。
本發明之物機實現上電復位的過程描述當物機的輸入電源(AC40 AC265V)得 電時，圖1中的1 (開關電源)就會立即輸出，圖1中的7 (上電復位)產生一個復位信號給 圖1中的12(MCU)，強制圖1中的12(MCU)重新啟動運行，這樣就可以通過電源實現遠程遙 控啟動物機。 特別說明本發明的上述兩種模式，再加上圖1中的12(MCU)自身的看門狗功能確 保物機具有自恢復運行功能，同時能確保突發故障的報警信息發送。管理者採用計算機通 過撥號巡檢方式及時管理物機，發現物機死機現象，首先可以採用上電復位進行恢復，無效 再有針對性的進行人工排故。 本發明之物機作為現地485網主機的過程描述物機通過18(RS485接口 )和 19 (RS485接口保護)與現地傳感器形成現地485網連接，物機在現地485網中承擔主機角 色，由物機通過18 (RS485接口 )和19 (RS485接口保護)採集現地傳感器的數據，經12 (MCU) 進行處理，發現異常時形成相應的簡訊報警報文，經11 (隔離與電平匹配接口 ) 、 10 (無線通 訊模塊)和20(匹配無線通訊模塊的天線)將報警簡訊發送給預置的手機。
本發明之物機作為簡訊DTU的過程描述物機通過18 (RS485接口 )和19 (RS485接口保護)與現地智能控制器(如PLC)連接，物機承擔簡訊DTU的職能，也就是說物機 在人(手機)與物(PLC)之間實現簡訊透明傳輸。物機接收簡訊(PDU格式)後提取簡訊 內容(UCS-2)，對簡訊內容(UCS-2)進行轉化後形成中文編碼(Unicode 16)，在將中文編碼 (Unicode 16)轉化GB2312編碼。其過程是人發送給物的簡訊，通過20 (匹配無線通訊模 塊的天線)、10 (無線通訊模塊)、11 (隔離與電平匹配接口 )進入12 (MCU) ， 12 (MCU)經過編 碼轉化後，將簡訊內容(GB2312編碼)通過18 (RS485接口 )和19 (RS485接口保護)送到現 地智能控制器(如PLC);反之，現地智能控制器(如PLC)將要發送的內容(GB2312編碼) 通過19(RS485接口保護)、18(RS485接口 )進入12 (MCU) ， 12 (MCU)將接收到的內容轉化成 簡訊(PDU格式)，通過ll(隔離與電平匹配接口 )、10(無線通訊模塊)和20(匹配無線通 訊模塊的天線)發送到人。
特別說明本發明之物機可以實現相互間的信息交流，即物與物之間的信息交流。
權利要求
「物機」其特徵在於，是一種無線通訊裝置，包括一上電復位，用以在物機上電時啟動MCU；一超能電池，其為物機失電後提供後備電源；一無線通訊模塊，其實現物機「人與物」和「物與物」之間的信息交流；一通訊接口，用於與安裝在物體上的傳感器連接。
2. 根據權利要求1所述的"物機"，其特徵在於，其上電復位的電源是與"物機"供電回 路連動的，與"物機"的MCU電源不一致，MCU電源是具有後備。
3. 根據權利要求2所述的"物機"，其特徵在於，超能電池作為"物機"的MCU和無線通 訊模塊的後備電源。
4. 根據權利要求3所述的"物機"，其特徵在於，在無線通訊模塊與"物機"控制板之間 設置連接器。
5. 根據權利要求1所述的"物機"，其特徵在於，其上有一通訊接口，該通訊接口用於連 接傳感器。
6. 根據權利要求1所述的"物機"，其特徵在於，無線通訊實現"人與物"和"物與物"之 間的信息交流；通訊接口在於實現與傳感器的連接；MCU使物體具有智慧；上電復位實現遠 程遙控啟動"物機"。
全文摘要
物機是一種給物體使用的無線通訊裝置，簡單地說物機是手機應用到物體的一種延伸，是應網際網路之後的物聯網發展，藉助GSM網絡應用於物體的一種無線終端設備。實現「人與物」和「物與物」之間的信息交流。物機應用於非智慧的物體，其信息交流方式以數據為主，語音為輔；有別手機的主要特徵是1、具有與傳感器連接的通訊接口；2、使用超能電池。3、集成了電源(手機充電器)；4、通過電源迴路遙控的上電復位。
文檔編號G08C17/00GK101697246SQ20091023291
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月19日 優先權日2009年10月19日
發明者劉志文, 李網生, 李鎮陽, 茅培林, 陳惠桐 申請人:南京覓丹電子信息有限公司;