CN101697246A - 物机 - Google Patents
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Abstract
物机是一种给物体使用的无线通讯装置，简单地说：物机是手机应用到物体的一种延伸，是应互联网之后的物联网发展，借助GSM网络应用于物体的一种无线终端设备。实现“人与物”和“物与物”之间的信息交流。 物机应用于非智慧的物体，其信息交流方式以数据为主，语音为辅；有别手机的主要特征是：1、具有与传感器连接的通讯接口；2、使用超能电池。3、集成了电源(手机充电器)；4、通过电源回路遥控的上电复位。
Description
技术领域
本发明所涉及的是一种无线通讯装置；特别关于一种无线通讯装置，该装置安装在物体上利用GSM网络实现“人与物”和“物与物”之间的信息交流，特别关于装置与物体之间的信息采集是由装置提供的RS485接口和MODIBUS通讯协议形成现地485网络，将满足现地485网络要求的各类用于物体监测的传感器接入，这样就实现了装置与物体之间的信息采集。
背景技术
已知技术的无线通讯装置是手机和DTU(数据传输单元)，手机作为终端产品是靠成熟并公众化的GSM网络来实现“人与人”之间的信息交流；当GSM网络提供数据服务业务后，就出现了DTU，DTU通过数据中心进行信息交流，借助计算机、计算机网络和数据中心软件实现与人的交互，国内使用的DTU分GPRS DTU和CDMADTU。
发明内容
已知无线通讯装置功能有限。例如：
一、手机只能实现“人与人”之间的信息交流，局限手机应用于物的关键因素有：
1、接口，手机没有与传感连接的接口；
2、电池，因应用到物体的无线通讯装置环境非常恶劣，对装置的可靠性要求非常高。目前严重影响设备可靠性的是储能介质，使用最多的储能介质是锂电池，而：
(1)锂电池完全冲放电次数只能在300次左右，制约了设备的寿命，造成后期设备的维护量巨大，以至于阻碍了设备进行大面积推广应用；
(2)锂电池的放电效率与环境温度有很大关系，对于室外全天候应用的设备无法解决低温环境的应用。
二、DTU只能与数据中心之间进行数据通讯，局限DTU不能直接实现“物与人”之间信息交流的关键因素有：
1、DTU自身不带电池，当DTU遇到停电故障时，无法工作，不能直接建立与人之间的告警；
2、DTU需要数据中心的支持，尤其是“心跳”信号的维持；
3、DTU适用于数据量大、传输速度高的应用。
上述已知技术的无线通讯装置不适合于“人与物”和“物与物”之间的信息交流，特别不适合对于物体进行安全监测，遇警及时报警的场合。
因此，需要发展一成本低，能提供对物体安装的各类传感器进行接入的接口，具有对传感器信息处理能力，发现异常能及时直接向“人”(管理者)报警，以便管理者能赢得处理突发事件的时间，避免或将损失减少到最小。
本发明之物机包括外壳、电源、超能电池(发明申请号：200810196366.5)、处理器、RS485接口、无线通讯模块、匹配无线通讯模块的天线。
1、外壳的密封性要好，防护等级为IP65；
2、电源不仅电压输入范围宽(AC40～AC265V)，而且工作温度范围为-40℃～+85℃；
3、超能电池克服了Li-Ion电池寿命缺陷，超能电池充放电大于50万次，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍，如果对超级电池每天充放电20次，连续使用可达68年；
4、处理器使用工业级高集成度MCU；
5、RS485接口增加保护措施，包括防雷；
6、无线通讯模块根据需要配置，在结构上设计可更换机构，选择国际知名品牌；
7、SIM卡座是物机用于安装SIM卡的装置，SIM卡座一定要选择国际知名品牌；
8、天线采用与无线通讯模块匹配的天线。
本发明之物机适合非常恶劣的应用环境，当安装现场电源故障时，物机能立即向预置的手机(监控中心和管理者)采用短信发送告警信息；当安装现场电源正常时，物机通过RS485接口采集现场485总线上的各传感器信息，经过对传感器数据的算法处理，根据预置的门限，发现报警时，物机能立即向预置的手机(监控中心和管理者)采用短信发送告警信息；管理者可以及时采取应对措施，包括要求物机连续发送现场数据到监控中心。对于区域性的应用，物机与物机之间能实现信息交流，根据算法实现区域内物体监测的关联。
本发明之效果能实现“人与物”和“物与物”之间的信息交流。
附图说明
图1.本发明的组成框图。
图2.本发明的实施方案图。
图3.本发明的开关电源图。
图4.本发明的多电源图。
图5.本发明的模块控制图。
图6.本发明的MCU图。
图7.本发明的接口图。
图1中：1、开关电源，2、电池管理，3、超能电池，4、电压调整，5、切换器，6、DC/DC，7、上电复位，8、输入电源状态指示，9、SIM卡座，10、无线通讯模块，11、隔离与电平匹配接口，12、MCU，13、运行指示，14、发送指示，15、接收指示，16、无线通讯模块运行状态指示，17、日历时钟，18、RS485接口，19、RS485接口保护，20、匹配无线通讯模块的天线，21、无线通讯模块的电源开关，22、无线通讯模块的启动电路。
具体实施方式
本发明的实施方式将图1的全部功能集中在一个满足IP65的小型壳体之内，在结构上采用2层板结构，具体功能分配见图2。
图2中：A、电源板功能，B、板间连接器，C、功能板，图2中的数字与图1中的对应。
本发明之物机应用于特定对象(物体)，物体本身是非智慧的，只有通过安装各类传感器，在有电的情况下才能具有智慧，实现“人与物”和“物与物”之间信息交流的物机首先要解决电源问题，特别设计了宽范围电压输入(AC40～AC265V)的开关电源(见图3)。
图3中：1、表示图3是图2中的1，是开关电源。
本发明之物机需要使用三组电源(5V、4.2V、3.3V)，5V输出是固定的，没有后备电池支持；4.2V的输出不仅是可控的，而且需要后备电池支持；3.3V的输出是固定的且需要后备电池支持。具体见图4。
图4中：图4中的数字与图2是对应的，*、板间连接器。
本发明之物机采用的无线通讯模块是SIMENS TC35i，根据TC45i的实际应用特点，尤其是TC35i死机后会出现只有断电才能启动的现象，为了解决TC35i的冷启动问题，本发明当MCU主动给TC35i失电时，同时将MCU与TC35i之间的所有信号连接也失电，确保了TC35i的冷启动成功。具体实现见图5。
图5中：图5中的数字与图2是对应的。
本发明之物机需要使用工业级的MCU，首先，MCU要具有2个独立硬件UART；其次，MCU需要内部具有PROM、RAM、EEPROM，除有看门狗外，还应具有软件复位功能。由于物机常年工作在恶劣环境中，总会遇到不可想象的死机情况，本发明通过对MCU增加上电复位，这个上电复位的电源是直接采用不经过电池的5V电源来实现，检测物机死机的方式是主动巡检，一旦发现物机死机，我们可以通过远程控制物机供电重新启动物机，确保物机永不死机。具体实现见图6。
图6中：图6中的数字与图2是对应的。
本发明之物机的扩展接口，见图7。
图7中：图7中的数字与图2是对应的，*、板间连接器，**、MCU下载程序接口。
本发明之物机实现断电报警模式的过程描述：当物机的输入电源(AC40～AC265V)失电时，图1中的1(开关电源)的输出就会立即失去，图1中的8(输入电源状态)指示灯灭同时送给图1中的12(MCU)的输入电源状态为高，图1中的12(MCU)通过内部50mS定时器中断对输入电源状态进行采样、处理，判断出物机的输入电源(AC40～AC265V)失电后，在MCU内部EEPROM中设置报警标志，并重新启动MCU，这样确保报警短信能发送成功。
本发明之物机实现上电复位的过程描述：当物机的输入电源(AC40～AC265V)得电时，图1中的1(开关电源)就会立即输出，图1中的7(上电复位)产生一个复位信号给图1中的12(MCU)，强制图1中的12(MCU)重新启动运行，这样就可以通过电源实现远程遥控启动物机。
特别说明本发明的上述两种模式，再加上图1中的12(MCU)自身的看门狗功能确保物机具有自恢复运行功能，同时能确保突发故障的报警信息发送。管理者采用计算机通过拨号巡检方式及时管理物机，发现物机死机现象，首先可以采用上电复位进行恢复，无效再有针对性的进行人工排故。
本发明之物机作为现地485网主机的过程描述：物机通过18(RS485接口)和19(RS485接口保护)与现地传感器形成现地485网连接，物机在现地485网中承担主机角色，由物机通过18(RS485接口)和19(RS485接口保护)采集现地传感器的数据，经12(MCU)进行处理，发现异常时形成相应的短信报警报文，经11(隔离与电平匹配接口)、10(无线通讯模块)和20(匹配无线通讯模块的天线)将报警短信发送给预置的手机。
本发明之物机作为短信DTU的过程描述：物机通过18(RS485接口)和19(RS485接口保护)与现地智能控制器(如PLC)连接，物机承担短信DTU的职能，也就是说：物机在人(手机)与物(PLC)之间实现短信透明传输。物机接收短信(PDU格式)后提取短信内容(UCS-2)，对短信内容(UCS-2)进行转化后形成中文编码(Unicode 16)，在将中文编码(Unicode 16)转化GB2312编码。其过程是：人发送给物的短信，通过20(匹配无线通讯模块的天线)、10(无线通讯模块)、11(隔离与电平匹配接口)进入12(MCU)，12(MCU)经过编码转化后，将短信内容(GB2312编码)通过18(RS485接口)和19(RS485接口保护)送到现地智能控制器(如PLC)；反之，现地智能控制器(如PLC)将要发送的内容(GB2312编码)通过19(RS485接口保护)、18(RS485接口)进入12(MCU)，12(MCU)将接收到的内容转化成短信(PDU格式)，通过11(隔离与电平匹配接口)、10(无线通讯模块)和20(匹配无线通讯模块的天线)发送到人。
特别说明：本发明之物机可以实现相互间的信息交流，即：物与物之间的信息交流。
Claims (6)
1.“物机”其特征在于，是一种无线通讯装置，包括：一上电复位，用以在物机上电时启动MCU；一超能电池，其为物机失电后提供后备电源；一无线通讯模块，其实现物机“人与物”和“物与物”之间的信息交流；一通讯接口，用于与安装在物体上的传感器连接。
2.根据权利要求1所述的“物机”，其特征在于，其上电复位的电源是与“物机”供电回路连动的，与“物机”的MCU电源不一致，MCU电源是具有后备。
3.根据权利要求2所述的“物机”，其特征在于，超能电池作为“物机”的MCU和无线通讯模块的后备电源。
4.根据权利要求3所述的“物机”，其特征在于，在无线通讯模块与“物机”控制板之间设置连接器。
5.根据权利要求1所述的“物机”，其特征在于，其上有一通讯接口，该通讯接口用于连接传感器。
6.根据权利要求1所述的“物机”，其特征在于，无线通讯实现“人与物”和“物与物”之间的信息交流；通讯接口在于实现与传感器的连接；MCU使物体具有智慧；上电复位实现远程遥控启动“物机”。
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Cited By (4)
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| CN102842965A (zh) * | 2012-10-08 | 2012-12-26 | 南京觅丹电子信息有限公司 | 一种新型超级电容电源系统 |
| CN102857580A (zh) * | 2012-10-08 | 2013-01-02 | 南京觅丹电子信息有限公司 | 一种物机通信系统 |
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2009
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