CN105228268A - 一种基于工业传感网络的无线网关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工业传感网络的无线网关设备，包括无线收发模块、串口转以太网模块、数据存储模块、数据处理模块、RS232、RS485通信模块和电源模块，无线收发模块、串口转以太网模块、数据存储模块、RS232、RS485通信模块和电源模块均与数据处理模块连接；无线收发模块、串口转以太网模块和RS232、RS485通信模块与电源模块连接；在数据处理模块和数据存储模块之间设有拨码开关。本发明通过433MHZ的无线和外部设备进行数据通信，数据处理模块将采集到的数据进行相对应的处理并且通过串口将数据发送给串口网络模块以及RS232、RS485通信模块，串口网络模块和RS232以及RS485模块将处理完的数据通过对应的接口上传至互联网系统。本发明适用于无线网络通信领域。

Description

一种基于工业传感网络的无线网关设备

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体地说是一种基于工业传感网络的无线网关设备。

背景技术

目前市场上大部分的无线网关设备采用的是2.4GHZ或者是GPRS的方案。前者2.4GHZ相对于433MHZ在传输相当的距离时功耗要大，而且2.4GHZ的无线穿透障碍物的能力比433MHZ的无线穿透能力弱。后者GPRS无线传输需要向对应的运营商缴纳流量费用，而且在地理位置比较偏远的地方，基站覆盖少，信号差，数据传输不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于工业传感网络的无线网关设备，该设备包括了多种通信方式，为用户预留出了多种数据通信接口，用户只需将自己要上传的数据处理成相对应的数据帧即可把自己的数据传入互联网，实现了无线数据至远端服务中心的传输。该无线网关为用户实现无线数据传送提供了简单、可靠的服务。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于工业传感网络的无线网关设备，其特征在于：该设备包括无线收发模块、串口转以太网模块、数据存储模块、数据处理模块、RS232、RS485通信模块和电源模块，无线收发模块、串口转以太网模块、数据存储模块、RS232、RS485通信模块和电源模块均与数据处理模块连接；无线收发模块、串口转以太网模块和RS232、RS485通信模块与电源模块连接；在数据处理模块和数据存储模块之间设有拨码开关。

本发明中，无线收发模块接收无线数据发来的数据，并将这些数据通过SPI接口发送给数据处理模块；数据处理模块依照对应的需求将数据转化成相对应的数据帧，并将这些数据发送至RS232、RS485通信模块以及串口转以太网模块；以太网串口模块内置TCP/IP协议可以将数据处理模块发送来的数据直接上传至远端服务中心。数据存储模块主要用来存储系统预先设定好的一些参数，并在系统初始化时将数据发送给数据处理模块。

本发明中，在串口转以太网模块上设有按键。按键主要用于串口转以太网模块的配置，以防用户不方便通过网线配置串口转以太网模块时。

数据存储模块使用电可擦可编程只读存储器，用来存储设备系统预先设定的值：网关地址、网关工作模式以及无线设备的地址；防止模块掉电后预先设定的数据的丢失。网关工作的工作模式为无线定时采集数据和自动接收上传模式，其中无线定时采集数据的定时时间分为：5S、10S、20S、30S、60S。

串口转以太网模块为低成本的串口转以太网模块，基于通用串行接口的符合网络标准的嵌入式模块；模块内置TCP/IP协议栈，能够实现串口和以太网两个接口之间的转换，数据直接通过网线上传至远程数据中心。

数据处理模块实时地处理无线采集到的数据并把处理完的数据传送给串口转以太网模块；数据处理模块为无线收发模块和串口转以太网模块通信的桥梁。

本发明中，无线网关设备的设置通过RS232、RS485通信模块完成。用户通过系统配置软件完成网关设备的配置，单片机将设置参数存储到EEPROM中。当设备完成设置后，系统重启后配置便会生效。

本发明中，无线收发模块负责与外部无线设备的数据通信。无线收发模块采用433MHZ的无线免费频段，具有低功耗、穿透性强、传送距离远等特点，而且在设备无需数据通信时，无线模块可以直接关闭，最大程度上的降低了电能的消耗。

本发明中，数据处理模块负责将外部接收到的数据转化成远端服务中心能够识别的数据帧。数据处理模块采用增强版51单片机STC12LE5A60S2，该单片机主要负责数据的处理以及和各个外部通信接口电路的数据通信。

本发明中，串口转以太网模块负责将数据处理模块传送来的数据转化成网口输出信号。串口转以太网模块使用简单、方便，用户只需用网线即可对网关模块进行配置，让数据发送到用户设定的目标去。

电源模块采用外部DC-5V供电，通过电源模块将外部输入转换成各个模块需要的电压值；数据存储模块采用2K的EEPROM存储芯片，主要用来存储这个设备的设定参数；拨码电路主要负责系统工作模式的设置，对应的系统工作模式通过拨动对应的拨码开关来实现；按键电路则是用来配置串口转以太网模块，以防用户不方便通过网络对设备配置；

本发明通过433MHZ的无线和外部设备进行数据通信，数据处理模块将采集到的数据进行相对应的处理并且通过串口将数据发送给串口网络模块以及RS232、RS485通信模块，串口网络模块和RS232以及RS485模块将处理完的数据通过对应的接口上传至互联网系统。本发明适用于无线网络通信领域，解决了用户设备与互联网系统的数据传输问题。

本发明可以将无线数据处理后上传至以太网，实现无线设备与互联网之间的数据通信，运用低功耗、穿特性强、通讯距离远的433MHZ工业无线频段，实现了数据远程的稳定、可靠的传输。

本发明为用户预留出了多种数据通信接口，用户只需将自己要上传的数据处理成相对应的数据帧即可把自己的数据传入互联网，实现了无线数据至远端服务中心的传输。该无线网关为用户实现无线数据传送提供了简单、可靠的服务。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的系统运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

一种基于工业传感网络的无线网关设备，如图1所示，包括无线收发模块23、串口转以太网模块25、数据存储模块24、数据处理模块22、RS232、RS485通信模块26和电源模块21，无线收发模块、串口转以太网模块、数据存储模块、RS232、RS485通信模块和电源模块均与数据处理模块连接；无线收发模块、串口转以太网模块和RS232、RS485通信模块与电源模块连接；在数据处理模块和数据存储模块之间设有拨码开关27。在串口转以太网模块上设有按键28。

无线收发模块接收无线数据发来的数据，并将这些数据通过SPI接口发送给数据处理模块；数据处理模块依照对应的需求将数据转化成相对应的数据帧，并将这些数据发送至RS232、RS485通信模块以及串口转以太网模块；以太网串口模块内置TCP/IP协议可以将数据处理模块发送来的数据直接上传至远端服务中心。数据存储模块主要用来存储系统预先设定好的一些参数，并在系统初始化时将数据发送给数据处理模块。

1、设备各个模块的工作流程介绍

电源模块21，用于将外部的输入电压转化成系统各个模块工作所需的电压值。负责将外部的5V直流电源转化为3.3V电源的输入，其中电源端口采用两种接入方式：HT3.96接口和DC-005插口，方便了用户的选择。整个电源模块采用防防反接设计，防止了因用户反接外部电源导致整个设备的损坏。

数据处理模块22，用于将外部接收到的数据转化成远端服务中心能够识别的数据帧。数据处理模块采用增强版51单片机STC12LE5A60S2，系统刚上电时，数据处理模块开始逐个初始化各个模块，并且从数据存储模块24读取系统设定的参数值。系统运行后，数据处理模块主要负责各个模块之间的数据处理以及传递的工作。

无线收发模块23，用于与外部无线设备的数据通信。无线收发模块采用433MHZ的工业无线频段，具有低功耗、穿透性强、传送距离远等特点，而且在设备无需数据通信时，无线模块可以直接关闭，最大程度上的降低了电能的消耗。无线收发模块接收到外部的数据后通过SPI口将数据发送到数据处理模块22。

数据存储模块24，用于存储系统预先设置好的参数值。数据存储模块中存储着系统设置参数，在系统上电时，数据处理模块22开始读取在数据存储模块中系统设定参数，当设备的配置被改变时，新的参数则会被保存到数据存储模块。

串口转以太网模块25，用于将数据处理模块22传送来的数据转化成网口输出信号。串口转以太网模块使用简单、方便，用户只需用网线即可对网关模块进行配置，让数据发送到用户设定的目标去。

RS232、RS485通信模块26，主要用于网关设备与外界的有线数据通信。RS232、RS485通信模块主要用来传送网关设备对外传送数据帧和整个设备的有线配置。本设备的配置主要由电脑端的配置软件和232、485通信方式完成。

拨码开关模块27，主要用于设备的工作模式的选择。整个网关设备的工作方式分为两种：配置模式以及数据传输模式。当系统在数据传输模式时，RS232、RS485通信模块26正常传递数据，但是当是系统切换至配置模式时，RS232、RS485通信模块停止传输数据，串口端处于接收模式，用于设备的配置。

按键28，按键主要用于串口转以太网模块25的配置，以防用户不方便通过网线配置串口转以太网模块时。

2、系统的运行流程图

如附图2所示，系统的运行流程如下：系统上电（步骤1）时，设备开始初始化各个模块（步骤2），包括：485通信、232通信、存储模块、无线模块、网络模块、定时器、中断的初始化。系统完成一系列的初始化后，设备开始读取存储在数据存储模块中的设备ID号（步骤3）。读取设备的ID号用于接收对应本ID号的无线数据，读取完ID号后，系统开始扫描在线的无线设备（步骤4）。系统扫描获取到目前在线的设备ID号后，打开定时器开始定时发送数据（步骤5）。无线网关设备向无线设备发送数据时，对应的设备会返回相对应的数据值，使得网关设备产生中断，系统通过循环检测外部中断（步骤6）接收数据。系统将接收到的无线数据发送到数据处理模块（步骤7）中，数据处理模块通过对数据做相应的处理把数据发送到串口转以太网（步骤9）和RS232、RS485接口输出（步骤8）。当拨码开关将系统设置为配置模式时，通过RS232、RS485通信模块对系统进行设置，系统通过串口中断的检测（步骤10），数据处理模块（步骤11）从接收到的数据帧中获取设定参数并存入存储模块。

Claims (7)

1.一种基于工业传感网络的无线网关设备，其特征在于：该设备包括无线收发模块、串口转以太网模块、数据存储模块、数据处理模块、RS232、RS485通信模块和电源模块，无线收发模块、串口转以太网模块、数据存储模块、RS232、RS485通信模块和电源模块均与数据处理模块连接；无线收发模块、串口转以太网模块和RS232、RS485通信模块与电源模块连接；在数据处理模块和数据存储模块之间设有拨码开关。

2.根据权利要求1所述的基于工业传感网络的无线网关设备，其特征在于：无线收发模块接收无线数据发来的数据，并将这些数据通过SPI接口发送给数据处理模块；数据处理模块依照对应的需求将数据转化成相对应的数据帧，并将这些数据发送至RS232、RS485通信模块以及串口转以太网模块；以太网串口模块内置TCP/IP协议可以将数据处理模块发送来的数据直接上传至远端服务中心；数据存储模块用来存储系统预先设定好的一些参数，并在系统初始化时将数据发送给数据处理模块。

3.根据权利要求1所述的基于工业传感网络的无线网关设备，其特征在于：在串口转以太网模块上设有按键。

4.根据权利要求1所述的基于工业传感网络的无线网关设备，其特征在于：数据存储模块使用电可擦可编程只读存储器，用来存储设备系统预先设定的值：网关地址、网关工作模式以及无线设备的地址；防止模块掉电后预先设定的数据的丢失。

5.根据权利要求4所述的基于工业传感网络的无线网关设备，其特征在于：网关工作的工作模式为无线定时采集数据和自动接收上传模式，其中无线定时采集数据的定时时间分为：5S、10S、20S、30S、60S。

6.根据权利要求1所述的基于工业传感网络的无线网关设备，其特征在于：串口转以太网模块为低成本的串口转以太网模块，基于通用串行接口的符合网络标准的嵌入式模块；模块内置TCP/IP协议栈，能够实现串口和以太网两个接口之间的转换，数据直接通过网线上传至远程数据中心。

7.根据权利要求1所述的基于工业传感网络的无线网关设备，其特征在于：数据处理模块实时地处理无线采集到的数据并把处理完的数据传送给串口转以太网模块；数据处理模块为无线收发模块和串口转以太网模块通信的桥梁。