CN102467124B - 太阳能无线智能化联网控制平台 - Google Patents

Abstract

提供一种太阳能无线智能化联网控制平台，包括测控微机、远程微机、测控主机、多个并联的测控分机、温度传感器、标准扩充接口、数据总线、电源部分、查询及控制单元以及多个数据传输单元；所述测控主机在上游与所述测控微机及所述远程微机联接、在下游与所述测控分机联接，所述测控分机下游与所述标准扩充接口联接。所述数据传输单元采用微功率无线中继式数据转发、误码重发的数据传输机制；所述电源部分包括电池和太阳能板，所述电池为所述数据传输单元供电，所述太阳能板为所述电池充电。

Description

太阳能无线智能化联网控制平台

技术领域

本发明涉及一种太阳能无线智能化联网控制平台。

背景技术

目前市场上使用的无线测温产品通常采用大功率无线电台与原有线系统接轨的方式，此解决方案虽然有很多优点：数据传输快、距离较远、在原来有线基础上改造升级无需大的系统更改；但同时带来许多系统隐患和不足。

首先，大功率无线电台虽然号称能达到5-10公里传输距离，但当遇到环境干扰较大(电厂附近、广播电台附近)或环境复杂(山区)或者对无线要求严格的场合(机场附近，军事基地附近)，就无法适用。

其次，在原来有线基础上升级到无线系统，只会增加系统成本，因为无线传输电台的成本相当高。

再次，由于电台发射要求电流很大，所以必须采用现场220V供电，想要采用太阳能供电成本极高，就目前的市场客户承受能力来讲几乎不可能。而采用现场供电就必然面临电源管理问题，以及220V电源不稳定问题对系统造成的干扰和破坏。

最后，对于分布式联网管理系统，电台式无线系统无法胜任。目前国家对粮食系统联网监管要求越来越高，要求实时、真实及随时。这就要求系统必需24小时实时在线，联网以供随时查询。

发明内容

为解决现有技术所具有的上述问题，本发明提供一种太阳能无线智能化联网控制平台。

一种太阳能无线智能化联网控制平台，包括测控微机、远程微机、测控主机、多个并联的测控分机、温度传感器、标准扩充接口、数据总线、电源部分、查询及控制单元以及多个数据传输单元；所述测控主机在上游与所述测控微机及所述远程微机联接、在下游与所述测控分机联接，所述测控分机下游与所述标准扩充接口联接。所述数据传输单元采用微功率无线中继式数据转发、误码重发的数据传输机制；所述电源部分包括电池和太阳能板，所述电池为所述数据传输单元供电，所述太阳能板为所述电池充电。

数据传输单元采用微功率无线中继式数据转发、误码重发的数据传输机制，因此，在单个数据传输单元功率较小的情况下，可通过增加中继数据传输单元数量来保证数据可传输较远的距离。由于每个数据传输单元功率较小，因此信号间干扰较小，同时使得可以用成本较低的小功率太阳能板取代现在使用的220V电源为数据传输单元供电，从而彻底解决雷击隐患，并且安装位置不受电源的限制。由于所述太阳能无线智能化联网控制平台使用的小功率太阳能板在成本上能被用户所接受，从而使得以往由于成本昂贵而使太阳能电池技术无法应用到太阳能无线智能化联网控制平台中的问题不复存在。

所述查询及控制单元为无线接入单元，该无线接入单元包括集成在所述测控主机中的无线接入单元，该无线接入单元集成了GPRS和/或CDMA的无线接入能力，所述测控分机通过无线RF射频传入到主机，再由主机发送到手机或传送到互联网(INTERNET)。从而可以在地球上的任何地方，利用手机短信方式或通过互联网对平台实施数据查询和远程控制。

所述数据传输单元为无线路由器，每个所述无线路由器的最大瞬间功率不超过500毫瓦，实际传输距离约为100米。所述太阳能板的功率为1/2瓦。

所述标准扩充接口包括湿度传感器、摄像控制器、门窗控制器和风机控制器。此外，所述标准扩充接口还可以将水份、虫害、环流、地磅、智能门卫录像等接入太阳能无线智能化联网控制平台，实现数据互通、智能化和一体化管理。

所述电池为3.7V/1000MAH锂电池，其还可以作为储备电源，在无光条件下维持太阳能无线智能化联网控制平台正常工作3-5个月。所述总线采用电缆根根分离结构，在不改变单总线外观的情况下，实现一根一采集，从而更容易地查找总线故障。所述太阳能无线智能化联网控制平台还包括故障诊断器，所述故障诊断器与所述测控分机相联。所述太阳能无线智能化联网控制平台还包括手持诊断仪，该手持诊断仪可对所述太阳能无线智能化联网控制平台任何环节的设备进行测试并分析故障原因，并且在测控分机、主机故障时可代替其工作，还可临时储存然后将储存的数据导入计算机。

附图说明

图1为本申请所述的太阳能无线智能化联网控制平台的示意图；

图2为本申请所述的太阳能无线智能化联网控制平台的电源部分的示意图；

图3为本申请所述的太阳能无线智能化联网控制平台的查询及控制单元的示意图。

具体实施方式

太阳能无线智能化联网控制平台广泛应用于需要进行远程实时联网查询和控制的应用领域。下面给出一种用于粮食仓储方面的基于SMS(WAP)的太阳能无线远程粮情检测控制与联网管理系统，作为本发明的实施例。应该理解的是，本实施例并不构成对本发明的限制，本发明可应用于除粮食仓储领域的其它许多领域。

如图1所示，基于SMS(WAP)的太阳能无线远程粮情检测控制与联网管理系统(即太阳能无线智能化联网控制平台)包括：测控微机(2)与远程微机(1)、包括测控主机(3)与测控分机(4)、故障诊断器(5)、标准扩充接口(6)，该系统还包括数据总线、数字温度传感器、电源部分、查询及控制单元以及多个数据传输单元；测控主机(3)在上游与测控微机(2)及远程微机(1)联接、在下游与测控分机(4)联接，测控分机(4)下游与标准扩充接口(6)以及故障诊断器(5)联接。数据传输单元采用微功率无线中继式数据转发、误码重发的数据传输机制。数据传输单元为无线路由器(11)，每个无线路由器(11)的最大瞬间功率不超过500毫瓦，实际传输距离约为100米。由于每个数据传输单元功率较小，因此信号间干扰较小，同时使得可以用成本较低的小功率太阳能板取代现在使用的220V电源为数据传输单元供电，从而彻底解决雷击隐患，并且系统安装位置不受电源的限制。由于本系统使用的小功率太阳能板在成本上能被用户所接受，从而使得以往由于成本昂贵而使太阳能电池技术无法应用到无线远程粮情监测控制与联网管理系统中的问题不复存在。同时，当粮仓距机房较远时，可增加路由的数量从而延长传输距离，确保通讯距离不低于2公里。

标准扩充接口(6)包括湿度传感器(7)、摄像控制器(9)、门窗控制器(8)和风机控制器(10)，标准扩充接口(6)还可以将水份、虫害、环流、地磅、智能门卫录像等接入系统，实现数据互通、智能化和一体化管理。有线主线连接的仅仅是设备与设备之间，而无线平台形成的是一个面，在无线信号所能覆盖的范围内，任何现场设备只需要开发简单接口都可以融入到平台，实现智能化控制。

如图2所示，电源部分包括电池(12)和太阳能板(13)，电池为无线路由器(11)供电，太阳能板(13)为电池(12)充电。太阳能板(13)的功率为1/2瓦。电池(12)为3.7V/1000MAH锂电池，其还可以作为储备电源，在无光条件下维持系统正常工作3-5个月。由于采用锂电池供电，太阳能充电，彻底解决了雷击隐患。并且安装位置不受电源的限制，可以安放在最佳的可视角度和位置，达到最佳使用效果。

如图3所示，查询及控制单元为无线接入单元，该无线接入单元包括集成在所述测控主机中的无线接入单元，该无线接入单元集成了GPRS和/或CDMA的无线接入能力，所述测控分机通过无线RF射频传入到主机，再由主机发送到手机或传送到(互联网)INTERNET。用户可以在地球上的任何地方，利用手机短信方式或通过互联网向系统发送指令，对粮情实施远程实时检测和数据查询，实现数据自动巡回采集，无需人工操作。同时，配备安全密码机制，远程联网手机卡号及登陆密码由用户任意设置随时更改，充分保证数据的安全性。

故障诊断器用于诊断与测控分机相连的测温电缆的故障。一旦数据传输异常，就由分机启动故障诊断器工作，逐一检查总线上可能出现故障的环节，再配合电脑版或手机板的上位软件的分析，可精确地诊断出故障原因，排除故障测温电缆。故障诊断器在测控分机以模式A采集时不工作(不供电)，在模式B、C采集时，故障诊断器只会导致所在测温电缆无法采集数据，其它电缆不受影响。诊断器的工作方式决定了它是安全可靠的。

诊断器的故障检测过程分三级：快速三线采集模式，此模式为系统的默认模式，检测速度最快，当测温电缆正常工作时，几秒钟即可完成分机采集。诊断三线采集模式，当模式A采集数据异常时，系统自动切换到模式B，启动诊断器，逐排进行数据采集。通过三级模式切换，A诊断二线采集模式当模式B依旧采集数据异常或者在模式A分机发现严重错误(通常为电源短路)，系统自动向模式C切换，逐个测温点采集，该模式可以自动排除所有的测温点故障，从根本解决总线干扰的问题，保证测温点不会相互影响，使系统处于稳定的状态。

故障诊断器并非系统必须的部件，但故障自诊断能力的实现，大大减少了系统维修的工作量，提高工作效率，使系统的维护工作变得简单。

手持诊断仪可以直接对系统任何环节的设备进行测试，找出故障设备并分析出故障原因。手持诊断仪的另一个重要用途是：可以同时保存多达60栋仓库的数据，在停电时暂时进行保存，来电后直接导入计算机；或者出现故障的仓库，采用手持诊断仪代替测控分机(4)测温，数据依然可以导入计算机。

测控主机(3)放在微机室或总控室内，一端通过USB接口与计算机相连，库区内采用433HZ无线路由方式与现场分机通讯。计算机可以是单台微机，也可以是粮库计算机局域网上的某一台微机，这样既可以在直接与检测设备相连的微机上，也可以在粮库计算机局域网上的某台微机上操作使用粮情检测设备。

测控分机(4)安装在粮仓外，它接收测控主机(3)的指令，输出测温测湿数据，并把这些数据上传给测控主机(3)。通过故障诊断器(5)连接若干根测温电缆，测温电缆中的温度传感器采用进口美国DALLAS公司新一代数字式温度传感器，直接输出数字信号，具有体积小、抗干扰能力强、多点连接用线少等优点。

计算机通过USB口与系统连接，可直接USB取电；机房与粮库之间每隔100-150米，距地面5米以上的可视位置安装一个(无线路由)；每粮仓房沿下，距地面5米以上的可视位置安装无线路由；粮仓内诊断器串联在一起过墙到仓外连接到无线路由；测温电缆通过总线并连到诊断器；温度传感器采用美国DALLS高精度数字芯片18B20；整套系统不需要现场电源，仅使用普通3.7V/1000MAH锂电池工作，采用太阳能充电。仓库内采用诊断器，可以做到电缆根据物理层分离，任何一根电缆的任何故障都是独立的，甚至短路都绝不会影响到其它电缆设备；多模块工作使采集速度可大幅度的提升。

另外，利用手持粮油接发仪，在本地或远程动态反应库存粮油的接收、发运和实时库存，按用户要求打印库存报表及各种统计报表。实时监测库存变化，对擅自动用库存情况，能即时向预设的上级管理部门的远程计算机或对管理人员的手机，做出报警反应。

基于SMS(WAP)的太阳能无线远程粮情检测控制与联网管理系统，具有如下主要功能：

温湿度检测。对粮仓中的粮食各部位温度、粮仓内空间温度和湿度、粮仓外环境温度和湿度等基本粮情参数进行检测。包括以下检测方式：实时检测，对粮情进行实时检测；定时检测，对系统进行设定，在指定的时间进行自动定时检测；本地检测，在粮库总控室内一台指定的微机进行检测；局域网监测，在粮库办公楼局域网内的任意台计算机上进行监测；远程监测，在通过互联网的微机上监测；手机监测，通过手机短信息或手机上网查询及实时采集。

风机控制。通过建立数学模型，根据预先设定参数，实现通风报警提示，或根据用户需要，手动控制或自动完成通风作业。

粮情分析。通过对检测结果的分析，判断粮仓内的粮食是否处于正常状态(正常、可能虫害或霉变)，并显示分析结果。

库存管理。利用手持粮油接发仪，粮油保管员现场录入库存粮油接收发运明细，本地或远程计算机能动态实时掌握库存变化。对非指定出库计划而擅自动用库存，能及时向设定用户做出报警反应。

粮情报警。对粮仓中粮食各温度测点的温度值和升温趋势进行分析报警，并给出报警点的具体位置。对储存粮食数量变动，给予提示性反馈。

数据显示。通过多种方式对粮仓中粮食各部位温度值进行显示，包括以下显示方式：三维图形方式，以连续变化的图形颜色表示温度值高低；三维数字方式，以数字及其变化的颜色表示温度值高低；表格方式，以通用的表格形式显示温度数据；曲线方式，以“三温三湿”复合曲线显示各温度和湿度测点或层面在一段时间(年、季度、月等)内的变化轨迹。

数据打印。对温湿度检测值，用户可根据需要选择以下任意打印方式：电缆编号报表打印、电缆物理布局打印、曲线打印、汇总表打印、比较差值打印。对于库存粮油，用户可根据需要选择打印分仓出入库明细帐、囤头卡、库存总帐、统计报表等。

数据管理、存储与检索。管理：对数据进行计算、统计、汇总、保存、导入、导出、恢复、删除等；存储：对用户每天检测的粮情数据进行自动保存或自定义保存和备份；检索：用户可以查询任何一个检测日期的数据。

数据共享与远程传输。共享，该应用软件的数据库结构严格遵循《粮情检测设备的数据库结构》中规定的统一格式，因此可以很方便地与数据库管理软件实现数据共享；远程传输，系统通过服务器/客户端模式，运用TCP/IP协议实现任意两地间安全可靠的数据传输，为国家有关粮食管理部门进行数据的自动汇总及分析提供了方便。

系统诊断与维护。诊断测控主机(3)，对测控主机连接状态、工作状态进行诊断；诊断测控分机(4)，对测控分机(4)的连接状态、工作状态进行诊断；远程诊断与维护，通过远程软件对粮情检测设备的硬件部分进行诊断，对其软件部分进行诊断和维护。

扩充检测接口。测控分机(4)上还预留有测水、测虫、测气体浓度等扩充检测接口，相应软件上也预留有上述扩充功能。

以上对本发明的具体实施进行了详细地描述，应该理解的是，上述实施方式仅用作说明性地描述本发明，并不构成对本发明的限制。本领域技术人员应该理解的是，对本发明的形式和细节上的改变并不脱离于本发明的精神和范围之外。

Claims (6)

1.一种太阳能无线智能化联网控制平台，包括测控微机、远程微机、测控主机、多个并联的测控分机、温度传感器、标准扩充接口、数据总线、电源部分、查询及控制单元、多个数据传输单元以及故障诊断器；所述测控主机在上游与所述测控微机及所述远程微机联接、在下游与所述测控分机联接，所述测控分机下游与所述标准扩充接口联接，所述故障诊断器与所述测控分机相联，用于诊断测温电缆的故障，所述数据传输单元采用微功率无线中继式数据转发、误码重发的数据传输机制；所述电源部分包括电池和太阳能板，所述电池为所述数据传输单元供电，所述太阳能板为所述电池充电；其特征在于：计算机通过USB与系统相连，机房与粮库之间安装有路由器，测温电缆通过总线连接到故障诊断器，故障诊断器连接分机，分机与路由器连接，所述总线采用电缆根根分离结构，在不改变单总线外观的情况下，实现一根一采集；测温电缆无故障时，故障诊断器不工作，当测温电缆发生故障时，所述分机启动故障诊断器，配合测控微机上安装的上位软件，所述故障诊断器采用逐排诊断模式工作，数据采集仍然异常的话，采用逐点诊断模式。

2.根据权利要求1所述的太阳能无线智能化联网控制平台，其特征在于：所述查询及控制单元包括集成在所述测控主机中的无线接入单元，该无线接入单元集成了GPRS和/或CDMA及3G的无线接入能力，所述测控分机通过无线RF射频传入到主机，再由主机发送到手机或传送到互联网(INTERNET)，从而可以在地球上的任何地方，利用手机短信方式或通过互联网对平台实施数据查询和远程控制。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能无线智能化联网控制平台，其特征在于：所述数据传输单元为无线路由器，每个所述无线路由器的最大瞬间功率不超过500毫瓦，待机电流不超过1mA，实际传输距离约为100米。

4.根据权利要求1或2所述的太阳能无线智能化联网控制平台，其特征在于：所述太阳能板的功率为1/2瓦。

5.根据权利要求1或2所述的太阳能无线智能化联网控制平台，其特征在于：所述标准扩充接口包括湿度传感器、摄像控制器、门窗控制器和风机控制器。

6.根据权利要求1或2所述的太阳能无线智能化联网控制平台，其特征在于：所述电池为3.7V/1000MAH锂电池。