CN102857580A - 一种物机通信*** - Google Patents
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Abstract
一种物机通信***,包括智慧物体、物机（2）、GSM网络（3）、手机（4），手机（4）信息通过GSM网络（3）与物机（2）进行信息传递；一个物机（2）与另一个物机（2）之间通过GSM网络（3）进行信息传递。所述的智慧物体包括一类智慧物体（1）、二类智慧物体（5）、三类智慧物体（6）；三类智慧物体（6）包括传感器(1-2)、三类真实物体(6-1)，传感器装配在三类真实物体上；一类智慧物体包括一类真实物体(1-1)、传感器、嵌入式处理器(1-3)，传感器装配在一类真实物体上，传感器用于获取信息，嵌入式处理器(汇集传感器获取的信息；二类智慧物体(5)是计算机、网络或工业控制***的主机。
Description
技术领域
本发明涉及物联网***，具体涉及一种物机通信***。
背景技术
“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念，实现人与物、物与物之间信息互通。把传感器装备到各种真实物体上使其具有智慧形成智慧物体。
不仅智慧物体本身具有与人、物进行信息交流的欲望，而且人对物的掌握和控制更需要与物进行信息交流。因此，随着信息化进程的飞速发展，使得互联网拓展到物联网。从智慧地球概念具体到人们关心的细小物体，都在朝着智慧化进化。实现人与物、物与物之间信息互通的产品和***已得到了空前的发展。
发明内容
针对以上问题本发明提供了一种可实现人与物、物与物之间进行信息互通的系物机通信***。
为了解决以上问题本发明提供了一种物机通信***,其特征在于：包括智慧物体、物机、GSM网络、手机，手机信息通过GSM网络与物机进行信息传递；一个物机与另一个物机之间通过GSM网络进行信息传递。
所述的智慧物体包括一类智慧物体、二类智慧物体、三类智慧物体；三类智慧物体包括传感器、三类真实物体，传感器装配在三类真实物体上；一类智慧物体包括一类真实物体、传感器、嵌入式处理器，传感器装配在一类真实物体上，传感器用于获取信息，嵌入式处理器汇集传感器获取的信息；二类智慧物体是计算机、网络或工业控制***的主机。
所述的物机包括电源***、微处理器、GSM模块、485模块、Zigbee模块、WIFI模块、三极管隔离电路；
电源***为微处理器、GSM模块、485模块、Zigbee模块、WIFI模块和三极管隔离模块提供所需电源，GSM模块的UART、控制信号和状态信号与三极管隔离电路的一边相连，三极管隔离电路的另一边与微处理器UART、控制信号和状态信号相连，由三极管隔离电路解决GSM模块和微处理器之间信号电平匹配，微处理器通过监测GSM模块的状态信号掌握GSM模块运行情况，发现GSM模块通信异常及时通过控制信号进行处理，包括对GSM模块实施冷启动，微处理器与485模块、Zigbee模块、WIFI模块之间采用的UART和控制信号连接。
所述的电源***，包括电源端子、电源适配模块、超级电容管理模块、电压监测电路、复位电路、降压电路、选择电路；
外接电源通过电源端子输入到电源适配模块，电源适配模块输出稳定的5V到超级电容管理模块、电压监测电路、复位电路和降压电路； 超级电容管理模块向微处理器、三极管隔离电路和选择电路提供不间断的恒压电源3.3V，通过微处理器控制输出满足GSM模块和三极管隔离电路所需的VBAT3.6-4.2V；电压监测电路输出电源适配模块的输出状态到微处理器；复位电路根据电源适配模块的输出产生微处理器的复位信号；降压电路在电源适配模块输出时提供恒压电源3.3V给选择电路；选择电路通过微处理器控制选择不间断的恒压电源3.3V或恒压电源3.3V作为485模块、Zugbee模块和WIFI模块的电源。
所述的485模块由光电隔离电路、DC/DC隔离电路、485芯片、接口、485端子组成，选择电路输出的电源与DC/DC隔离电路的输入和光电隔离电路相连； DC/DC隔离电路的输出与光电隔离电路、485芯片和接口相连；光电隔离电路的信号输入与微处理器相连，光电隔离电路的信号输出与485芯片的信号输入相连；485芯片的输出与接口的输入相连；接口的输出与485端子相连，485端子与地相连。
所述的微处理器：微处理器由SIPEX的SP6650提供稳定3.3V，SP6650的电压输入范围为2.7V到6.5V，微处理器选用STC12LE32S2。
所述的超级电容管理模块包括充电电路、平衡电路、超级电容、稳压电路、自动切换模块、控制开关、恒压电路；
5V与充电电路、稳压电路和自动切换模块相连，充电电路的输出与平衡电路相连，平衡电路的输出与超级电容和自动切换模块相连；稳压电路的输出与控制开关、恒压电路和自动切换模块相连；控制开关的输出VBAT是受控制的；恒压电路输出恒定的3.3V。
所述的单节超级电容选择为30F, 充电电路采用CN3068、稳压电路采用MIC29302BU、自动切换模块和控制开关采用RF7416、恒压电路采用SP6650、平衡电路采用XC61CN2202MR和XP161A1355PR。
所述的GSM模块采用基于SMS搭载MODBUS RTU协议数据实现485模块、Zigbee模块、WIFI模块计算机、智能手机、物机之间的信息传输。
所述的基于SMS 搭载MODBUS RTU协议数据方式为：对数据进行PDU编码，PDU编码模式包括：短消息中心地址长度、短消息中心号码类型、短消息中心号码、文件头字节、信息类型、被叫号码长度、被叫号码类型、被叫号码、协议标识、数据编码方式、有效期、用户数据长度、用户数据区；将MODBUS RTU协议数据放到用户数据区并正确填写用户数据区数据长度,所述的数据编码方式为：UTF7，或者UTF8，或者UCS2。
有益效果：本发明的传感器装到真实物体上实现感觉***，感觉***的信息汇集到嵌入式***或嵌入式处理器行成感知，能将感知与经验结合具有自学习能力的物体。智慧物体是一个泛概念，例如智能家居中将所有家用电器连接起来的智能家电***；智能气象站中，将所有气象监测仪器、传感器连接起来的智能气象信息采集***； 智能物流中，将所有 RFID读写器联网的***；大型公共建筑能耗监控***、校园能源管理***、桥梁健康监测、黄山迎客松健康监测等等。智慧物体使用物机通过物与人、物于物的信息互通获取经验或请求人的帮助。人们借助手机能随时随地与物机进行信息交流，不仅能动态掌握真实物体的情况，规划对真实物体的使用和保护，而且能及时获得真实物体突发事件的报警，赢得对突发事件处理的宝贵时间。
附图说明
图1为本发明***的组成示意图；
图2为本发明的物机结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种物机通信***,包括智慧物体、物机2、GSM网络3、手机4，手机4信息通过GSM网络3与物机2进行信息传递；一个物机2与另一个物机2之间通过GSM网络3进行信息传递。
智慧物体包括一类智慧物体1、二类智慧物体5、三类智慧物体6。
三类智慧物体6包括传感器1-2、三类真实物体6-1，传感器1-2装配在三类真实物体6-1上，是一种低智慧的物体。
一类智慧物体1包括一类真实物体1-1、传感器1-2、嵌入式处理器1-3，传感器1-2装配在一类真实物体1-1上，传感器1-2用于获取信息，嵌入式处理器1-3汇集传感器1-2获取的信息；一类智慧物体1可以看成是在三类智慧物体6上再加装嵌入式处理器1-3，是一种中智慧的物体。
二类智慧物体5可以是计算机、网络或工业控制***的主机，是一种高智慧的物体。
如图2所示，所述的物机2包括电源***、微处理器、GSM模块、485模块、Zigbee模块、WIFI模块、三极管隔离电路；
电源***为微处理器、GSM模块、485模块、Zigbee模块、WIFI模块和三极管隔离模块提供所需电源。
GSM模块的UART、控制信号和状态信号与三极管隔离电路的一边相连，三极管隔离电路的另一边与微处理器UART、控制信号和状态信号相连，由三极管隔离电路解决GSM模块和微处理器之间信号电平匹配，微处理器通过监测GSM模块的状态信号掌握GSM模块运行情况，发现GSM模块通信异常及时通过控制信号进行处理，包括对GSM模块实施冷启动。
微处理器与485模块、Zigbee模块、WIFI模块之间采用的UART和控制信号连接。
所述的电源***，包括电源端子、电源适配模块、超级电容管理模块、电压监测电路、复位电路、降压电路、选择电路；
外接电源通过电源端子输入到电源适配模块，电源适配模块输出稳定的5V到超级电容管理模块、电压监测电路、复位电路和降压电路； 超级电容管理模块向微处理器、三极管隔离电路和选择电路提供不间断的恒压电源（3.3V），通过微处理器控制输出满足GSM模块和三极管隔离电路所需的VBAT(3.6-4.2V)；电压监测电路输出电源适配模块的输出状态到微处理器；复位电路根据电源适配模块的输出产生微处理器的复位信号；降压电路在电源适配模块输出时提供恒压电源（3.3V）给选择电路；选择电路通过微处理器控制选择不间断的恒压电源（3.3V）或恒压电源（3.3V）作为485模块、Zugbee模块和WIFI模块的电源。
485模块由光电隔离电路、DC/DC隔离电路、485芯片、接口、485端子组成，选择电路输出的电源与DC/DC隔离电路的输入和光电隔离电路相连； DC/DC隔离电路的输出与光电隔离电路、485芯片和接口相连；光电隔离电路的信号输入与微处理器相连，光电隔离电路的信号输出与485芯片的信号输入相连；485芯片的输出与接口的输入相连；接口的输出与485端子相连，485端子与地相连。
微处理器：微处理器由SIPEX的SP6650提供稳定3.3V，SP6650的电压输入范围为2.7V到6.5V。微处理器选用STC12LE32S2，其省电模式所需电流在2mA。当超级电容供电，发送报警短信后超级电容的电压为3.6V，可用于微处理器待机的超级电容容量为：15Fx(3.6V-2.7V)=13.5As；因此，微处理器的待机时间为：13.5As/2mA=13.5*1000/2=6750s=1.87H。
所述的超级电容管理模块包括充电电路、平衡电路、超级电容、稳压电路、自动切换模块、控制开关、恒压电路；
5V与充电电路、稳压电路和自动切换模块相连，充电电路的输出与平衡电路相连，平衡电路的输出与超级电容和自动切换模块相连；稳压电路的输出与控制开关、恒压电路和自动切换模块相连；控制开关的输出VBAT是受控制的；恒压电路输出恒定的3.3V。
所述的单节超级电容选择为30F。
超级电容管理模块各部分的主要IC型号是：充电电路（CN3068）、稳压电路（MIC29302BU）、自动切换模块和控制开关（IRF7416）、恒压电路（SP6650）、平衡电路（XC61CN2202MR和XP161A1355PR）。
所述的GSM模块采用基于SMS搭载MODBUS RTU协议数据实现RS485、WIFI和Zigbee与计算机、智能手机、物机之间的信息传输。
所述的基于SMS 搭载MODBUS RTU协议数据方式为：对数据进行PDU编码，一般PDU编码模式包括：短消息中心地址长度、短消息中心号码类型、短消息中心号码、文件头字节、信息类型、被叫号码长度、被叫号码类型、被叫号码、协议标识、数据编码方式、有效期、用户数据长度、用户数据区；将MODBUS RTU协议数据放到用户数据区并正确填写用户数据区数据长度。
所述的数据编码方式为：UTF7，或者UTF8，或者UCS2。
MODBUS协议是1978年由MODICON公司制定的应用于电子控制器上的一种通用语言，用来实现控制器之间、控制器经网络（例如以太网）和其它设备之间的通信。它是一种应用层报文传输协议，与底层的物理接口及电气规范无关，支持传统的RS-232/422/485设备和最新发展出来的以太网设备等。从功能上看，它可以认为是一种现场总线，不同厂商生产的控制设备通过MODBUS接口可以相互连成工业网络，进行整个***的集中监控，因而得到了广泛应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种物机通信***,其特征在于：包括智慧物体、物机（2）、GSM网络（3）、手机（4），手机（4）信息通过GSM网络（3）与物机（2）进行信息传递；一个物机（2）与另一个物机（2）之间通过GSM网络（3）进行信息传递。
2.根据权利要求1所述的一种物机通信***,其特征在于：所述的智慧物体包括一类智慧物体（1）、二类智慧物体（5）、三类智慧物体（6）；三类智慧物体（6）包括传感器(1-2)、三类真实物体(6-1)，传感器(1-2)装配在三类真实物体(6-1)上；一类智慧物体(1)包括一类真实物体(1-1)、传感器(1-2)、嵌入式处理器(1-3)，传感器(1-2)装配在一类真实物体(1-1)上，传感器(1-2)用于获取信息，嵌入式处理器(1-3)汇集传感器(1-2)获取的信息；二类智慧物体(5)是计算机、网络或工业控制***的主机。
3.根据权利要求1所述的一种物机通信***,其特征在于：所述的物机(2)包括电源***、微处理器、GSM模块、485模块、Zigbee模块、WIFI模块、三极管隔离电路；
电源***为微处理器、GSM模块、485模块、Zigbee模块、WIFI模块和三极管隔离模块提供所需电源，GSM模块的UART、控制信号和状态信号与三极管隔离电路的一边相连，三极管隔离电路的另一边与微处理器UART、控制信号和状态信号相连，由三极管隔离电路解决GSM模块和微处理器之间信号电平匹配，微处理器通过监测GSM模块的状态信号掌握GSM模块运行情况，发现GSM模块通信异常及时通过控制信号进行处理，包括对GSM模块实施冷启动，微处理器与485模块、Zigbee模块、WIFI模块之间采用的UART和控制信号连接。
4.根据权利要求3所述的一种物机通信***,其特征在于：所述的电源***，包括电源端子、电源适配模块、超级电容管理模块、电压监测电路、复位电路、降压电路、选择电路；
外接电源通过电源端子输入到电源适配模块，电源适配模块输出稳定的5V到超级电容管理模块、电压监测电路、复位电路和降压电路； 超级电容管理模块向微处理器、三极管隔离电路和选择电路提供不间断的恒压电源3.3V，通过微处理器控制输出满足GSM模块和三极管隔离电路所需的VBAT3.6-4.2V；电压监测电路输出电源适配模块的输出状态到微处理器；复位电路根据电源适配模块的输出产生微处理器的复位信号；降压电路在电源适配模块输出时提供恒压电源3.3V给选择电路；选择电路通过微处理器控制选择不间断的恒压电源3.3V或恒压电源3.3V作为485模块、Zugbee模块和WIFI模块的电源。
5.根据权利要求3所述的一种物机通信***,其特征在于：所述的485模块由光电隔离电路、DC/DC隔离电路、485芯片、接口、485端子组成，选择电路输出的电源与DC/DC隔离电路的输入和光电隔离电路相连； DC/DC隔离电路的输出与光电隔离电路、485芯片和接口相连；光电隔离电路的信号输入与微处理器相连，光电隔离电路的信号输出与485芯片的信号输入相连；485芯片的输出与接口的输入相连；接口的输出与485端子相连，485端子与地相连。
6.根据权利要求3所述的一种物机通信***,其特征在于：所述的微处理器：微处理器由SIPEX的SP6650提供稳定3.3V，SP6650的电压输入范围为2.7V到6.5V，微处理器选用STC12LE32S2。
7.根据权利要求4所述的一种物机通信***,其特征在于：所述的超级电容管理模块包括充电电路、平衡电路、超级电容、稳压电路、自动切换模块、控制开关、恒压电路；
5V与充电电路、稳压电路和自动切换模块相连，充电电路的输出与平衡电路相连，平衡电路的输出与超级电容和自动切换模块相连；稳压电路的输出与控制开关、恒压电路和自动切换模块相连；控制开关的输出VBAT是受控制的；恒压电路输出恒定的3.3V。
8.根据权利要求4所述的一种物机通信***,其特征在于：所述的单节超级电容选择为30F, 充电电路采用CN3068、稳压电路采用MIC29302BU、自动切换模块和控制开关采用RF7416、恒压电路采用SP6650、平衡电路采用XC61CN2202MR和XP161A1355PR。
9.根据权利要求3所述的一种物机通信***,其特征在于：所述的GSM模块采用基于SMS搭载MODBUS RTU协议数据实现485模块、Zigbee模块、WIFI模块计算机、智能手机、物机之间的信息传输。
10.根据权利要求9所述的一种物机通信***,其特征在于：所述的基于SMS 搭载MODBUS RTU协议数据方式为：对数据进行PDU编码，PDU编码模式包括：短消息中心地址长度、短消息中心号码类型、短消息中心号码、文件头字节、信息类型、被叫号码长度、被叫号码类型、被叫号码、协议标识、数据编码方式、有效期、用户数据长度、用户数据区；将MODBUS RTU协议数据放到用户数据区并正确填写用户数据区数据长度，所述的数据编码方式为：UTF7，或者UTF8，或者UCS2。
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