CN104090547A - 一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，包括供电单元、传感通讯单元、信息处理交互单元、本地控制单元、信号接入单元、摄像机与远程传输单元，所述的传感通讯单元与所述的信息处理交互单元连接，所述的信息处理交互单元与所述的本地控制单元连接，所述的信息处理交互单元与所述的信号接入单元连接，所述的信号接入单元与摄像机连接，所述的信号接入单元与所述的远程传输单元连接，所述的供电单元为所述的传感通讯单元、信息处理交互单元、本地控制单元、信号接入单元、远程传输单元供电。本发明美观简洁，占用空间小，操作方便，性能优良，可在-20℃～50℃环境下正常工作，具有良好的环境适应能力。

Description

一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置及其应用，属于信息通信技术领域。

背景技术

对农业生产环境的各类信息进行采集、监测和控制，是实现农业精准高效与安全生产的基础和前提。农业生产本身的复杂性，决定了农业各领域在信息采集、监测和控制方面具有不同的应用需求。在设施园艺领域，要求实时监测设施内的温、光、土、肥、水、气等环境参数，实时控制通风、遮阳、水帘等设备；在畜禽养殖领域，要求实时监测畜禽舍内的空气温湿度和氨气浓度等环境参数，并控制风机、灯光等现场设备；在水产养殖领域，要求实时监测水体中的溶解氧、pH值和电导率等参数，并远程控制加氧机等设备。在工程实践中，上述领域内不同的监测和控制设备一般具有不同的通讯协议和工作模式，大大增加了整个系统集成的复杂性。此外，上述领域还具有一个共同的需求，即都需要实时采集和传输生产现场的视频信息，以供远端用户能够随时查看或回放现场状态。

针对上述应用需求，目前的解决方案多是将传感器数据和视频数据分别进行传输处理。对于传感器的数据，由于数据量较少，一般通过两种方式进行传输：一是基于无线传感器网络，将各节点信息进行汇聚并传输至网关节点，然后以GPRS/3G等方式将数据集中传输至远程主机；二是每个节点单独进行数据传输，节点数据采集后直接以GPRS的方式传输至远程主机。对于视频数据，由于数据量大，一般通过有线方式将数据传输至本地，并通过端口映射等实现外网访问。目前的解决方案主要存在两大弊端：一是数据传输费流量且布线复杂、施工成本高；二是系统整体集成难度大，应用不够灵活。

为解决上述问题，我们设计研发了一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，能够广泛适应各种传感器的采集通讯协议，能够将传感器数据与视频数据进行一体化无线传输，能够对现场设备进行远程智能控制，从而较好地解决了农业生产环境综合监测的传输瓶颈问题。该装置具有良好的应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置。

本发明还公布了一种利用上述装置实现智能多协议一体化无线网络传输与控制的应用。

本发明的技术方案如下：

一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，包括供电单元、传感通讯单元、信息处理交互单元、本地控制单元、信号接入单元、摄像机与远程传输单元，所述的传感通讯单元与所述的信息处理交互单元连接，所述的信息处理交互单元与所述的本地控制单元连接，所述的信息处理交互单元与所述的信号接入单元连接，所述的信号接入单元与摄像机连接，所述的信号接入单元与所述的远程传输单元连接，所述的供电单元为所述的传感通讯单元、信息处理交互单元、本地控制单元、信号接入单元、远程传输单元供电。

根据本发明优选的，所述的传感通讯单元与布设在农业生产环境现场的多种环境信息传感器进行无线通讯，并实时获取传感器数据；所述的信息处理交互单元用于完成各类输入输出信息的处理、信息显示、人机交互、数据管理、异常报警功能；所述的本地控制单元接收来自信息处理交互单元的指令并输出开关量，从而控制本地设备；所述的本地设备包括布设在农业生产环境现场的环境参数传感器和环境调控设备；所述的环境参数包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度和CO₂浓度；所述的环境调控设备包括风机、湿帘、遮阳网和CO₂发生器；所述的远程传输单元将视频和传感器数据一起进行无线远程传输，并实现PoE供电。

根据本发明优选的，所述的供电单元的型号为LW80-V3；所述的传感通讯单元的型号为SZ05-ADV；所述的信息处理交互单元的型号为MCGS TPC7062HI；所述的本地控制单元的型号为FT-RS-04；所述的信号接入单元的型号为SF-1005+；所述的摄像机的型号为DS-2DE7172-A；所述的远程传输单元的型号为LIM ZR5802。

根据本发明优选的，所述的传感通讯单元通过RS485总线与信息处理交互单元连接，所述的信息处理交互单元通过RS485总线与所述的本地控制单元连接，所述的传感通讯单元设有2.4GHz无线通讯模块，所述的远程传输单元设有5.8GHz无线通讯模块，所述的本地控制单元设有继电器模块，所述的继电器模块设有4路继电器，分别控制所述的本地设备。

根据本发明优选的，所述的智能多协议一体化无线网络传输与控制装置还包括壳体一，所述的供电单元、传感通讯单元、信号接入单元、本地控制单元和信息处理交互单元封装在所述的壳体一中，所述壳体一内部设有固定孔位，用于将所述的供电单元、传感通讯单元、信号接入单元、本地控制单元和信息处理交互单元进行固定；所述壳体一的结构为对开结构，设有门锁；所述壳体一为铁质壳体。

此处设计的优势在于，所述壳体一为铁质壳体，利于器件散热；所述壳体一为对开结构，具有防雨功能；所述的壳体一的使用方式为挂壁式或固定在金属立杆上；所述的壳体一的外部供电方式为市电供电。

根据本发明优选的，所述的智能多协议一体化无线网络传输与控制装置还包括壳体二，所述的远程传输单元封装在所述的壳体二中，所述的壳体二背面设置有固定槽位，通过所述的固定槽位将所述的壳体二固定在金属立杆上；所述的壳体二为工业树脂壳体。

此处设计的优势在于，所述的壳体二为工业树脂壳体，具有防腐防雨防晒性能；所述的壳体二的供电方式为以太网线PoE供电。

一种利用上述装置实现智能多协议一体化无线网络传输与控制的应用，具体步骤如下：

采集现场数据

(1)启动供电单元，所述的传感通讯单元、信息处理交互单元、本地控制单元、信号接入单元、远程传输单元上电初始化；

(2)所述的信息处理交互单元启动并自动进入信息采集模式，所述的信息处理交互单元按照相关协议通过所述的传感通讯单元发送轮询指令，布设在现场的各个无线传感器节点接收轮询指令，并返回传感器数据至信息处理交互单元；

处理数据

(3)所述的信息处理交互单元解析传感器数据并实现信息显示功能，所述的信息处理交互单元对传感器数据进行重新封装并通过所述的连接端口进行转发，传感器数据进入信号接入单元；

(4)所述摄像机的视频数据进入信号接入单元；

传输数据

(5)所述的远程传输单元对信号接入单元的视频数据和传感器数据进行统一传输，通过无线信道传送至远程端设置的主机；

(6)主机利用现有技术将所述的视频数据和传感器数据进行解析、处理和集成应用；

远程控制

(7)操作人员通过主机发送控制指令；

(8)所述的控制指令传输至所述的信息处理交互单元；

(9)所述的信息处理交互单元接收并解析所述的控制指令；根据所述的控制指令的内容操作本地控制单元中继电器模块的开启和关闭，从而控制本地设备。

本发明的有益效果为：

1、本发明具有自定义通讯协议功能，通过所述的信息处理交互单元的自定义协议接口更新与现场各类传感器间的通讯协议，从而具有广泛的适应性。

2、本发明具有高清数字视频采集和传输功能，支持接入多路所述的摄像机采集的视频信号并实时传输至远程接收端，而中间无需进行布线。

3、本发明具有传感器数据和视频数据的一体化传输功能，在发送端，能够将来自现场传感器采集的传感器数据和所述摄像机的视频数据进行统一传送；在接收端，能够将传感器的传感器数据和所述的摄像机的视频数据进行分别处理、显示和存储等。

4、本发明具有无线网络信号强度指示功能，能够在所述的信息处理交互单元上显示当前的无线网络信号强度。

5、本发明具有在线配置无线网络参数功能，利用所述的信息处理交互单元对各种网络参数进行在线配置和更新升级。

6、本发明具有双向传输和智能控制功能，可接收来自远端的控制指令并自动输出控制信号，启动或关闭环境现场的各种本地设备，实现环境调控。

7、本发明采用挂壁式或固定在金属立杆上的安装方式，美观简洁，占用空间小，操作方便。

8、本发明所选元器件均为工业级产品，性能优良，可在-20℃～50℃环境下正常工作，具有良好的环境适应能力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明壳体一的结构示意图；

图3为本发明壳体二的后视结构示意图；

其中，1、供电单元；2、传感通讯单元；3、信号接入单元；4、远程传输单元；5、本地控制单元；6、信息处理交互单元；7、摄像机；8、壳体一；9、壳体二；10、门锁；11、固定槽位。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1

一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，包括供电单元1、传感通讯单元2、信息处理交互单元6、本地控制单元5、信号接入单元3、摄像机7与远程传输单元4，所述的传感通讯单元2与所述的信息处理交互单元6连接，所述的信息处理交互单元6与所述的本地控制单元5连接，所述的信息处理交互单元6与所述的信号接入单元3连接，所述的信号接入单元3与摄像机7连接，所述的信号接入单元3与所述的远程传输单元4连接，所述的供电单元1为所述的传感通讯单元2、信息处理交互单元6、本地控制单元5、信号接入单元3、远程传输单元4供电。

所述的传感通讯单元2与布设在农业生产环境现场的多种环境信息传感器进行无线通讯，并实时获取传感器数据；所述的信息处理交互单元6用于完成各类输入输出信息的处理、信息显示、人机交互、数据管理、异常报警功能；所述的本地控制单元5接收来自信息处理交互单元6的指令并输出开关量，从而控制本地设备；所述的本地设备包括布设在农业生产环境现场的环境参数传感器和环境调控设备；所述的环境参数包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度和CO2浓度；所述的环境调控设备包括风机、湿帘、遮阳网和CO2发生器；所述的远程传输单元4将视频和传感器数据一起进行无线远程传输，并实现PoE供电。

所述的供电单元1的型号为LW80-V3；所述的传感通讯单元2的型号为SZ05-ADV；所述的信息处理交互单元6的型号为MCGS TPC7062HI；所述的本地控制单元5的型号为FT-RS-04；所述的信号接入单元3的型号为SF-1005+；所述的摄像机7的型号为DS-2DE7172-A；所述的远程传输单元4的型号为LIM ZR5802。

所述的传感通讯单元2通过RS485总线与信息处理交互单元6连接，所述的信息处理交互单元6通过RS485总线与所述的本地控制单元5连接，所述的传感通讯单元2设有2.4GHz无线通讯模块，所述的远程传输单元4设有5.8GHz无线通讯模块，所述的本地控制单元5设有继电器模块，所述的继电器模块设有4路继电器，分别控制所述的本地设备。

所述的智能多协议一体化无线网络传输与控制装置还包括壳体一8，所述的供电单元1、传感通讯单元2、信号接入单元3、本地控制单元5和信息处理交互单元6封装在所述的壳体一8中，所述壳体一8内部设有固定孔位，用于将所述的供电单元1、传感通讯单元2、信号接入单元3、本地控制单元5和信息处理交互单元6进行固定；所述壳体一8的结构为对开结构，设有门锁10；所述壳体一8为铁质壳体。

此处设计的优势在于，所述壳体一8为铁质壳体，利于器件散热；所述壳体一8为对开结构，具有防雨功能；所述的壳体一8的使用方式为挂壁式或固定在金属立杆上；所述的壳体一8的外部供电方式为市电供电。

所述的智能多协议一体化无线网络传输与控制装置还包括壳体二9，所述的远程传输单元4封装在所述的壳体二9中，所述的壳体二9背面设置有固定槽位11，通过所述的固定槽位11将所述的壳体二9固定在金属立杆上；所述的壳体二9为工业树脂壳体。

此处设计的优势在于，所述的壳体二9为工业树脂壳体，具有防腐防雨防晒性能；所述的壳体二9的供电方式为以太网线PoE供电。

实施例2

一种利用上述装置实现智能多协议一体化无线网络传输与控制的应用，具体步骤如下：

采集现场数据

(1)启动供电单元1，所述的传感通讯单元2、信息处理交互单元6、本地控制单元5、信号接入单元3、远程传输单元4上电初始化；

(2)所述的信息处理交互单元6启动并自动进入信息采集模式，所述的信息处理交互单元6按照相关协议通过所述的传感通讯单元2发送轮询指令，布设在现场的各个无线传感器节点接收轮询指令，并返回传感器数据至信息处理交互单元6；

处理数据

(3)所述的信息处理交互单元6解析传感器数据并实现信息显示功能，所述的信息处理交互单元6对传感器数据进行重新封装并通过所述的连接端口进行转发，传感器数据进入信号接入单元3；

(4)所述摄像机7的视频数据进入信号接入单元3；

传输数据

(5)所述的远程传输单元4对信号接入单元3的视频数据和传感器数据进行统一传输，通过无线信道传送至远程端设置的主机；

(6)主机利用现有技术将所述的视频数据和传感器数据进行解析、处理和集成应用；

远程控制

(7)操作人员通过主机发送控制指令；

(8)所述的控制指令传输至所述的信息处理交互单元6；

(9)所述的信息处理交互单元6接收并解析所述的控制指令；根据所述的控制指令的内容操作本地控制单元5中继电器模块的开启和关闭，从而控制本地设备。

Claims (7)

1.一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，其特征在于，包括供电单元、传感通讯单元、信息处理交互单元、本地控制单元、信号接入单元、摄像机与远程传输单元，所述的传感通讯单元与所述的信息处理交互单元连接，所述的信息处理交互单元与所述的本地控制单元连接，所述的信息处理交互单元与所述的信号接入单元连接，所述的信号接入单元与摄像机连接，所述的信号接入单元与所述的远程传输单元连接，所述的供电单元为所述的传感通讯单元、信息处理交互单元、本地控制单元、信号接入单元、远程传输单元供电。

2.根据权利要求1所述的一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，其特征在于，所述的传感通讯单元与布设在农业生产环境现场的多种环境信息传感器进行无线通讯，并实时获取传感器数据；所述的信息处理交互单元用于完成各类输入输出信息的处理、信息显示、人机交互、数据管理、异常报警功能；所述的本地控制单元接收来自信息处理交互单元的指令并输出开关量，从而控制本地设备；所述的本地设备包括布设在农业生产环境现场的环境参数传感器和环境调控设备；所述的远程传输单元将视频和传感器数据一起进行无线远程传输，并实现PoE供电。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，其特征在于，所述的供电单元的型号为LW80-V3；所述的传感通讯单元的型号为SZ05-ADV；所述的信息处理交互单元的型号为MCGS TPC7062HI；所述的本地控制单元的型号为FT-RS-04；所述的信号接入单元的型号为SF-1005+；所述的摄像机的型号为DS-2DE7172-A；所述的远程传输单元的型号为LIM ZR5802。

4.根据权利要求2所述的一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，其特征在于，所述的传感通讯单元通过RS485总线与信息处理交互单元连接，所述的信息处理交互单元通过RS485总线与所述的本地控制单元连接，所述的传感通讯单元设有2.4GHz无线通讯模块，所述的远程传输单元设有5.8GHz无线通讯模块，所述的本地控制单元设有继电器模块，所述的继电器模块设有4路继电器，分别控制所述的本地设备。

5.根据权利要求1-2任意一项所述的一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，其特征在于，所述的智能多协议一体化无线网络传输与控制装置还包括壳体一，所述的供电单元、传感通讯单元、信号接入单元、本地控制单元和信息处理交互单元封装在所述的壳体一中，所述壳体一内部设有固定孔位，用于将所述的供电单元、传感通讯单元、信号接入单元、本地控制单元和信息处理交互单元进行固定；所述壳体一的结构为对开结构，设有门锁；所述壳体一为铁质壳体。

6.根据权利要求1-2任意一项所述的一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置，其特征在于，所述的智能多协议一体化无线网络传输与控制装置还包括壳体二，所述的远程传输单元封装在所述的壳体二中，所述的壳体二背面设置有固定槽位，通过所述的固定槽位将所述的壳体二固定在金属立杆上；所述的壳体二为工业树脂壳体。

7.一种利用根据权利要求4所述的一种智能多协议一体化无线网络传输与控制装置实现智能多协议一体化无线网络传输与控制的应用，其特征在于，具体步骤如下：

采集现场数据

(1)启动供电单元，所述的传感通讯单元、信息处理交互单元、本地控制单元、信号接入单元、远程传输单元上电初始化；

(2)所述的信息处理交互单元启动并自动进入信息采集模式，所述的信息处理交互单元按照相关协议通过所述的传感通讯单元发送轮询指令，布设在现场的各个无线传感器节点接收轮询指令，并返回传感器数据至信息处理交互单元；

处理数据

(3)所述的信息处理交互单元解析传感器数据并实现信息显示功能，所述的信息处理交互单元对传感器数据进行重新封装并通过所述的连接端口进行转发，传感器数据进入信号接入单元；

(4)所述摄像机的视频数据进入信号接入单元；

传输数据

(5)所述的远程传输单元对信号接入单元的视频数据和传感器数据进行统一传输，通过无线信道传送至远程端设置的主机；

(6)主机利用现有技术将所述的视频数据和传感器数据进行解析、处理和集成应用；

远程控制

(7)操作人员通过主机发送控制指令；

(8)所述的控制指令传输至所述的信息处理交互单元；

(9)所述的信息处理交互单元接收并解析所述的控制指令；根据所述的控制指令的内容操作本地控制单元中继电器模块的开启和关闭，从而控制本地设备。