CN106789601A - 基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一套基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统及方法，所述微信通用监控系统包括智能硬件、智能硬件管理系统、监控终端设备和云服务器模块。所述智能硬件由处理器模块、网络通讯模块和传感器及相应接口模块组成,处理器模块的通讯端与网络通讯模块相连；处理器模块的采集端与传感器及相应接口模块相连；网络通讯模块与云服务器模块无线连接；所述智能硬件管理系统包括智能硬件后台管理模块和智能硬件前台操控模块，所述云服务器模块包括TCP服务器模块、Web服务器模块和数据库模块。本发明能够根据需要配置扩展智能硬件并使用微信来监控智能硬件工作，大大提高了操作效率、使用范围，降低了操作和部署维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及系统架构设计和通讯控制技术领域，尤其涉及一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统及方法。
背景技术
通用数据采集与监视控制系统（Supervisory Control and Data Acquisition,简称SCADA) 在远动系统中占重要地位, 它可以对现场的运行智能硬件进行监视和控制，以实现数据采集、智能硬件控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。SCADA经历了较长时间的发展，并且取得了快速的进步。但是随着社会的发展、网络技术的进步，特别是物联网技术的发展，使得用户对智能采集及监控系统也提出了更高的要求，在追求可视化的同时，用户希望可以更加方便快捷地参与到系统的监控与操作当中，并且可以通过互联网来控制系统。
相对而言，传统通用数据采集与监视控制系统存在以下缺点：
1、系统部署、维护成本高，每个监控处都需要额外购买系统进行部署，必须请专业人员设置部署，发现问题需要维修人员上门现场提供服务，而且其成本及费用会随着传统采集和监控系统数量的增多而线性增多；
2、传统通用数据采集与监视控制系统采用PC端软件管理，如果相应的工作人员流动性比较大的话，较难做到随时随地对监控对象进行跟进监控，监控受地域影响大，用户参与性和实时交互性差；
针对传统通用数据采集与监视控制系统的高成本、难部署、难扩展、用户参与性和实时交互性差的问题，本发明设计一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统。
发明内容
为弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统及方法，该系统简称微信通用监控系统。 该微信通用监控系统利用微信公众平台作为信息传递通道，使用户能够可视化地完成对远程数据的采集以及对智能硬件的远程控制，从而使用户不受地域限制地参与到远程数据采集与监视控制过程之中，从而实现及时、便捷地对智能硬件及系统的远程监控。
为实现上述发明，本发明采用技术方案如下：
基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统， 包括：云服务器模块、智能硬件、智能硬件管理系统和监控终端设备。所述微信公众平台，是由腾讯公司所开发的给个人、企业和组织提供业务服务与用户管理能力的服务平台。该平台提供对外API接口，允许第三方通过该接口对微信公众服务深度定制开发。
所述云服务器模块，包括TCP服务器模块、Web服务器模块和数据库模块，负责微信通用监控系统环境的建设。采用云服务器的目的，是为用户提供稳定、安全、自动快照备份、服务器资源弹性扩展、负载均衡等功能。
所述TCP服务器模块，负责将微信用户通过Web服务器模块操作界面发来的监控请求数据处理（处理成二进制数据）、存储和发送至智能硬件。对于实时性要求比较高的工业、医疗、军工等应用领域，所述TCP服务器模块采用RTCP协议，以确保实时性的需求。
所述Web服务器模块，是一个提供万维网信息浏览服务的计算机网络系统，负责为微信通用监控系统提供基于Web端的工作环境。
所述数据库模块，负责微信通用监控系统数据的存放和读取，包含以下基础系统表:
管理员登录日志表，表名是admin_signlog，表字段包括：admin_signlog，字段包括id,admin_id,login_time,ip,address,login_num。
管理员账户表，表名是admin_user：
id,admin_name,password,nickname,email,last_login_time,login_ip,addtime
智能硬件表，表名是device，表字段包括：
id、did,uid、wxid、appid、appsecret、name、devicecode、token、token_time、addtime、activetime、psw、control,isgroupadmin
设备类型表，表名是device_type，表字段包括：
did，device_name，device_description,
用户登录日志表，表名是signlog，表字段包括:
id,uid,login_time,ip,address
用户操作日志表，表名是operatelog，表字段包括:
id,openid,operate_type,operate_time
用户表，表名是user，表字段包括:
id,openid,avatar,gender,country,province,city,subscribe_time,remark
所述监控终端设备，包括PC电脑、手机或平板电脑。
所述智能硬件，由处理器模块、网络通讯模块和传感器及相应接口模块组成，传感器及相应接口模块读取传感器的信息数据，处理信息数据之后通过网络通讯模块的IO口（所述IO口指的是输入输出口）、串口或者UART（所述UART指的是通用异步收发传输器，是一种异步收发传输器）发送给网络通讯模块。智能硬件负责TCP服务器模块请求数据的处理和传递、以及对传感器的操控及数据采集。
所述网络通讯模块，负责提供互联网连接，其与互联网连接方式可以是但不限于WiFi、GPRS、2G、3G、4G，将经由IO口、串口或者UART获取到的传感器及相应接口模块数据发送给TCP服务器模块，TCP服务器模块处理并打包以二进制形式传递给云服务器模块，同时也将用户通过智能硬件前台操控模块发出的对网络通讯模块的请求数据以二进制形式传递至传感器及相应接口模块。当使用网络通讯模块WiFi模式时，网络通讯模块能够工作在AP模式（所述AP模式指的是无线接入点模式）、STA模式（所述STA模式指的是站点模式）、或者AP+STA复合模式下。当智能硬件工作在野外偏远地区没有WiFi热点信号覆盖的环境下时，需要使用具有GPRS、或3G、或4G或其他移动通讯技术信号的网络通讯模块将智能硬件接入该WiFi网络环境。
所述传感器及相应接口模块，根据实际需求可配置具备各种传感功能的单路或者多路传感器，根据传感器类型以及复杂程度，部分传感器及相应接口模块包含有处理传感器数据的微处理器MCU。该模块将采集到的传感器数据通过IO口、串口或者UART传输给网络通讯模块。
所述智能硬件管理系统，包括智能硬件后台管理模块和智能硬件前台操控模块，负责用户关注微信公众号处理和智能硬件的接入绑定、数据采集、显示和输入输出控制及整个微信通用监控系统管理，该系统在WEB服务器模块环境下工作。
所述智能硬件前台操控模块，包括微信公众平台对接模块和智能硬件软件控制界面。
所述微信公众平台对接模块，负责将新增的智能硬件绑定到微信通用监控系统里以便用户操作，该模块采用基于微信的Airkiss协议，能够快速方便的为智能硬件配置手机所连接的无线路由器SSID及其密码，使智能硬件方便的接入互联网。所述微信公众平台对接模块绑定智能硬件包括以下两种形式：
1、单账户绑定单台或者多台智能硬件单账户每次操作只能绑定一台智能硬件，如果有多台智能硬件，需要分多次来操作绑定。绑定操作需要录入智能硬件名称和智能硬件SN编码，智能硬件SN编码是智能硬件出厂时设置的唯一的编码，该智能硬件SN编码在智能硬件使用说明书随智能硬件附带。使用者在绑定智能硬件时可以手动录入也可以通过微信扫描对应的二维码录入。添加完毕后，单账户相同智能硬件SN编码将无法再次添加，如需添加，需要将已经绑定的智能硬件进行解除绑定操作。
2、多账户绑定单台智能硬件
多账户可以绑定单台智能硬件，共同监控该智能硬件，绑定步骤在单个账户绑定该智能硬件基础上加入了安全口令：第一个绑定该智能硬件的账户需要设置多账户绑定口令，口令信息保存入绑定智能硬件记录表中（记录表名是device，记录表字段包括did、uid、wxid、appid、appsecret、name、devicecode、token、token_time、addtime、activetime、psw、control,isgroupadmin）。其他账户绑定智能硬件时必须要输入口令才能绑定，本模块会判断是智能硬件SN编码和多账户绑定口令是否一致，一致才通过并保存到数据库模块中。多账户绑定智能硬件的规则是第一个绑定的账户是该智能硬件的管理员（对应记录表isgroupadmin字段），可以控制智能硬件（对应记录表control字段）、管理其他绑定智能硬件的用户账户（有权剔除其他绑定该智能硬件的账户），其他账户只有监视的权利，如果需要控制该智能硬件则需要向第一个绑定该账户的管理员申请，管理员收到申请通过以后才能控制该智能硬件。管理员也可以多选设置绑定智能硬件的账户拥有控制智能硬件的权利。
所有拥有控制智能硬件权利的账户，控制智能硬件的操作结果，可以被所有绑定智能硬件的账户看到。
所述智能硬件软件控制界面，负责根据智能硬件类型，显示对应智能硬件的操作和显示界面。
所述智能硬件后台管理模块，负责管理微信通用监控系统的智能硬件信息、用户信息和管理员账户。其功能包括管理员登录模块、智能硬件管理模块、用户管理模块和管理员账户管理模块。
所述管理员登录模块，是管理员管理微信通用监控系统的入口，管理员登录模块包括管理员账户、密码、验证码等输入框、提交登录按钮，提交登录后本模块会验证登录者身份，身份正确则进入智能硬件管理模块，否则不允许进入，登录错误次数有限定，比如设定为5次，超过5次系统会锁定该IP，不允许其再进行登录。
所述智能硬件管理模块，负责管理所有用户添加的智能硬件信息，信息内容包括智能硬件名称、编号、出厂时间、智能硬件简介、添加智能硬件的用户ID、添加时间。
所述用户管理模块，负责管理关注微信通用监控系统的微信用户信息，包括用户微信账户openid、微信名称、关注时间、国家省市、性别、微信头像，对应数据库user表。
通过采用上述的技术方案，本发明具有如下优越性：
1.扩大操作监控用户的地域流动性，用户或者操控人员只要接入互联网就可以对微信通用监控系统进行操控
2.丰富、扩大远程数据采集与监视控制的应用领域，例如：智慧农业、智能家居等领域均可使用此微信通用监控系统方案；
3.与微信结合，更易于操作管理，并能及时获取微信公众号推送的系统信息；
4.数据关键处（TCP服务器模块和智能硬件之间数据传输）加密处理，安全性高。
5.本发明采用云服务器，对于用户的传感器、待控制设备数量的增加部署，具备自适应的弹性冗余适应能力，从而降低成本、提高系统扩展性；
6.此微信通用监控系统提供权限管理，对于团队协作，将提供富有灵活性的管理和操作模式，从而提高工作效率。
附图说明
图1：微信通用监控系统结构图；
图2：智能硬件管理系统结构图；
图3：微信通用监控系统工作流程图；
图4：农业大棚温湿度控制流程图；
图5：农业大棚温湿度控制结构关联结构图；
图6：智能家居控制电饭煲开启工作流程图；
图7：智能家居控制电饭煲结构关联图；
图8：野外气象站数据采集工作流程图；
图9：野外气象站数据采集工作结构关联图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示， 一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统，包括智能硬件、监控终端设备和云服务器模块；所述智能硬件由处理器模块、网络通讯模块和传感器及相应接口模块组成,处理器模块的通讯端与网络通讯模块相连；处理器模块的采集端通过相应接口模块与传感器及相连；网络通讯模块与云服务器模块无线连接；其中云服务器模块由TCP服务器模块、Web服务器模块和数据库模块组成。所述监控终端设备包括PC电脑、手机或平板电脑。
所述网络通讯模块包括WiFi、2G、3G和4G无线通讯模块。所述WiFi的网络通讯模块包括ESP8266模块和RTL8189ES模块；所述2G、3G、4G无线通讯模块为A6 mini GPRS/GSM模块。
所述传感器包括温湿度传感器、液位传感器、气压传感器、光照度传感器、风速传感器、PM2.5传感器；所述温湿度传感器是已校准的数字温湿度传感器DHT22，具有标准单总线接口，工作温度范围为-40 ℃～80 ℃；所述液位气压传感器是PT500液压感器，所述气压传感器是DATA-52系列压力传感器；所述光照度传感器为KQ-GZ光照度传感器；所述风速传感器为TR-FS02风速传感器，所述PM2.5传感器为EL-PM2.5传感器。
一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统的工作方法，采用智能硬件管理系统，对智能硬件后台管理模块和智能硬件前台操控模块进行操控，其步骤如下：
1）、通过用户关注监控终端设备的微信公众号，使用智能硬件管理系统的智能硬件前台操控模块进行配网，配网成功后绑定智能硬件；
2）、用户使用监控终端设备通过智能硬件管理系统的智能硬件前台操控模块发出操作硬件或者读取硬件信息请求；
3）、TCP服务器模块接收智能硬件智能硬件管理系统的前台操控模块的请求，并将请求数据解包、处理后再打包成二进制数据发送到智能硬件；
4）、再由智能硬件中的处理器模块接收TCP服务器模块的请求数据并解包处理，根据请求类型进行操作硬件并将相关执行结果信息以二进制形式打包原路返回到TCP服务器模块；
5）、TCP服务器模块接收智能硬件请求数据，解包后再打包成JSON数据发送至智能硬件管理系统的智能硬件前台操控模块或者通过微信公众平台API接口将结果信息推送到用户关注微信公众平台的微信号里。
所述的智能硬件为农业智能硬件，或家居智能硬件、气象智能硬件，所述农业、家居、气象的智能硬件控制界面，显示对应智能硬件的操作和显示界面；
其中农业大棚操作界面显示温度、湿度、光照强度更新调节界面；家居电饭煲操作界面显示煮饭操作界面；气象站操作界面显示温度、湿度、光照强度、风速的采集界面。
所述绑定智能硬件是通过微信公众平台对接模块，将新增的智能硬件绑定到微信通用监控系统里以便用户操作，该微信公众平台对接模块采用基于微信的Airkiss协议，使智能硬件能够快速智能配置上网；微信公众平台对接模块绑定智能硬件包括：
（1）单账户绑定单台智能硬件，其具体步骤如下：单账户每次操作只能绑定一个智能硬件。绑定操作需要录入智能硬件名称和智能硬件SN编码，智能硬件SN编码是智能硬件出厂时设置的唯一的编码，该智能硬件SN编码在智能硬件使用说明书中，随智能硬件附带。使用者在绑定智能硬件时可以手动录入也可以通过对应的二维码录入。添加完毕后，单账户相同智能硬件SN编码将无法再次添加，如需添加，需要将已经绑定的智能硬件进行解除绑定操作；
（2）单账户绑定多台智能硬件，其具体步骤如下：在单账户绑定单台智能硬件基础上,多次添加绑定智能硬件即可；
（3）多账户绑定单台智能硬件，多账户绑定单个智能硬件，共同监控该模块，绑定步骤在单个账户绑定智能硬件基础上加入了安全口令：第一个绑定智能硬件的账户需要设置多账户绑定口令，口令信息保存入绑定智能硬件记录表中，记录表名是device，记录表字段包括did、uid、wxid、appid、appsecret、name、devicecode、token、token_time、addtime、activetime、psw、control,isgroupadmin；其他账户绑定智能硬件时必须要输入口令才能绑定，本模块会判断是智能硬件SN编码和多账户绑定口令是否一致，一致才通过并保存到数据库模块中；多账户绑定智能硬件的规则是第一个绑定的账户是该智能硬件的管理员，对应记录表isgroupadmin字段，控制智能硬件的对应记录表control字段、管理其他绑定智能硬件的用户账户，有权剔除其他绑定该智能硬件的账户，其他账户只有监视的权利，如果需要控制该智能硬件则需要向第一个绑定该智能硬件的管理员申请，管理员收到申请通过申请后才能控制该智能硬件；管理员也能多选设置绑定智能硬件的账户拥有控制智能硬件的权利；
所有拥有控制智能硬件权利的账户，控制智能硬件的操作结果，都能被所有绑定智能硬件的账户看到。
所述的智能硬件后台管理模块，负责管理微信通用监控系统的智能硬件信息、用户信息和管理员账户；包括管理员登录模块、智能硬件管理模块、用户管理模块和管理员账户管理模块；所述管理员登录模块，是管理员管理微信通用监控系统的入口，登录模块包括管理员账户、密码、验证码等输入框、提交登录按钮，提交登录后本模块会验证登录者身份，身份正确则进入智能硬件管理模块，否则不允许进入，登录错误次数有限定，比如设定为5次，超过5次系统会锁定该IP，不允许其再进行登录；所述智能硬件管理模块，是管理所有用户添加的智能硬件信息，信息内容包括智能硬件名称、编号、出厂时间、智能硬件简介、添加智能硬件的用户ID、添加时间；所述用户管理模块，负责管理关注微信通用监控系统的微信用户信息，包括用户微信账户openid、微信名称、关注时间、国家省市、性别、微信头像，对应数据库user表。
以下将详细解释本发明的设计以及使用方法，在符合以下实施方式所示原理的基础上，可以衍生出各种改变，包括在传感器类型、控制方式上等设计变化。公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于以下所列举的实施方式，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。
实施例1：农业大棚温湿度控制
一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统,该实施例通过手机微信端对大棚内温湿度数据进行远程采集在手机微信端显示，并通过手机微信端对农业大棚的温湿度进行调节；该实施例的网络通讯模块采用ESP8266模块， 它是一款高度集成了天线开关、射频 balun、功率放大器、低噪放大器、过滤器和电源管理模块，内置 Tensilica L106 32位微型控制器 (MCU)，低功耗的网络通讯模块。通过其内置的TCP/IP协议栈可以与远程服务器连接、通讯。
该实施例使用的温湿度传感器是DHT22高精度温湿度传感器，它是已校准的数字温湿度传感器，采用DHT22(AM2302)，标准单总线接口。该传感器及相应接口模块负责微信通用监控系统的数据采集功能，可对范围-40 ℃～80 ℃的温度进行测量。具体实施与操作步骤如下：
1.用户开通微信通用监控系统微信公众号，并通过微信API接口将微信公众平台和智能硬件前台操控模块关联起来，API接口关联需要填写智能硬件前台操控模块处理接口地址（URL）、Token和EncodingAESKey。该操作在微信公众平台设置完成。
2.用户通过微信关注微信通用监控系统微信公众号成为微信通用监控系统用户，用户的基本微信信息会通过微信公众号API接口传送至智能硬件前台操控模块保存至数据库模块用户表。
3.用户通过智能硬件前台操控模块对智能硬件进行WiFi配网（使用微信的Airkiss技术，输入无线网络WIFI密码，连接网络），智能硬件前台操控模块调用微信客户端功能进行配网功能实现，所述微信客户端是腾讯移动端微信。
4.用户扫描二维码形式的智能硬件编号、绑定智能硬件，将硬件信息绑定到微信公众号用户的微信号上，操作产生的数据经微信公众平台API接口传送至智能硬件前台操控模块，由智能硬件前台操控模块处理后保存至数据库模块智能硬件表中，建立微信公众号用户微信号和智能硬件的关联关系。
5.进入智能硬件前台操控模块的智能硬件管理界面，点击相关功能按键发送操作命令（例如显示温湿度），当大棚湿度过低时，可以向智能硬件发送喷水指令，智能硬件接收到该指令后，控制外围设备向大棚内喷出雾状水，以提高大棚内的湿度，其中操作命令被打包成JSON格式(示例格式如下：{ "type": "message", "message": "show_temprature"})的数据以POST形式发送至TCP服务器。
6.TCP服务器将接收到的命令解析并打包成二进制命令（二进制格式：2字节包头+ 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 65 6e）发送至智能硬件;
7.智能硬件将接收到的数据进行解包，根据解包后获取到的命令进行相应处理（例如从温湿度传感器处获取湿度数值），处理完毕后返回操作结果，操作结果以二进制形式（二进制格式：2字节包头 + 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容,例如：ff ff 04b6 57 6f 70 65 6e）传回至TCP服务器;
8.TCP服务器收到数据包后进行解包，生成JSON格式（示例格式如下：{ "type": "message", "message": "show_temprature"}）的数据发送给智能硬件前台操控模块;智能硬件前台操控模块收到数据，解析后将相关信息通过微信公众平台API接口发送至微信公众号用户微信号，同时更新智能硬件前台操控模块界面显示信息。
实施例2：智能家居控制电饭煲开启
其实施方法及步骤如下：
1.用户开通微信通用监控系统微信公众号，并通过微信API接口将微信公众平台和智能硬件前台操控模块关联起来，API接口关联需要填写智能硬件前台操控模块处理接口地址（URL）、Token和EncodingAESKey。该操作在微信公众平台设置完成。
2.用户通过微信关注微信通用监控系统微信公众号成为微信通用监控系统用户，用户的基本微信信息会通过微信公众号API接口传送至智能硬件前台操控模块保存至数据库模块用户表。
3.用户通过智能硬件前台操控模块对智能硬件进行WiFi配网（使用微信的Airkiss技术，输入无线网络WIFI密码，连接网络），智能硬件前台操控模块调用微信客户端功能进行配网功能实现，所述微信客户端是腾讯移动端微信。
4.用户扫描二维码形式的智能硬件编号、绑定智能硬件，将硬件信息绑定到微信公众号用户的微信号上，操作产生的数据经微信公众平台API接口传送至智能硬件前台操控模块，由智能硬件前台操控模块处理后保存至数据库模块智能硬件表中，建立微信公众号用户微信号和智能硬件的关联关系。
5.电饭煲里提前放入符合煮饭要求且调配好的食材。
6.进入智能硬件前台操控模块的智能硬件电饭煲管理界面，在此界面可以远程对所绑定的电饭煲进行操作，例如开启即时煮饭开关、关闭煮饭开关、定时开启煮饭开关，其中操作命令被打包成JSON格式(示例格式如下：{ "type": "message", "message": "open_switch"})的数据以POST形式通过网络发送至TCP服务器。
7.TCP服务器将接收到的命令解析并打包成二进制命令（二进制格式：2字节包头+ 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 65 6e）发送至智能硬件;
8.智能硬件将接收到的数据进行解包，根据解包后获取到的命令进行相应处理（例如打开煮饭开关），处理完毕后返回操作结果，操作结果以二进制形式（二进制格式：2字节包头 + 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 656e）传回至TCP服务器;
9.TCP服务器收到数据包后进行解包，生成JSON格式（示例格式如下：{ "type": "message", "message": "cook_done"}）的数据发送给智能硬件前台操控模块;智能硬件前台操控模块收到数据，解析后将相关信息通过微信公众平台API接口发送至微信公众号用户微信号，同时更新智能硬件前台操控模块界面显示信息。
10.该实例极大的方便了我们的生活，在外面任何一个可以接入互联网的地方，就可以发出煮饭命令进行远程控制，回到家后饭就已经煮好了。
实施例3：野外气象站数据采集
利用实施例1的接收传感器数据的原理，实施例3提供一个当智能硬件工作在野外偏远地区没有WiFi热点信号覆盖的环境下时的实施方法。
其实施方法及步骤如下：
1.该实施例的网络通讯模块可以采用A6 mini GPRS/GSM模块，该模块工作温度在-30摄氏度至80摄氏度，支持GSM/GPRS四个频段，包括850,900，1800,1900MHZ，支持2G、3G/4G移动卡和联通卡。通过该模块只需插入SIM卡即可通过移动无线使智能硬件连接至互联网。
2.用户扫描二维码形式的智能硬件编号、绑定智能硬件，将硬件信息绑定到微信公众号用户的微信号上，操作产生的数据经微信公众平台API接口传送至智能硬件前台操控模块，由智能硬件前台操控模块处理后保存至数据库模块智能硬件表中，建立微信公众号用户微信号和智能硬件的关联关系。智能硬件接入温湿度传感器、气压传感器、光照度传感器、风速传感器和和PM2.5传感器，可以采集监测目标气象站所在区域的温度、湿度、气压、光照、风力风量、PM2.5等数据。
3.进入智能硬件前台操控模块的智能硬件气象站管理界面，在此界面可以远程对所绑定的气象站进行监控。例如监控温度信息，其中操作命令被打包成JSON格式(示例格式如下：{ "type": "message", "message": "get_temperature"})的数据以POST形式通过网络发送至TCP服务器。
4.TCP服务器将接收到的命令解析并打包成二进制命令（二进制格式：2字节包头+ 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 65 6e）发送至智能硬件;
5.智能硬件将接收到的数据进行解包，根据解包后获取到的命令进行相应处理（例如获取温度传感器温度采集信息），处理完毕后返回操作结果，操作结果以二进制形式（二进制格式：2字节包头 + 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容,例如：ff ff 04 b657 6f 70 65 6e）传回至TCP服务器;
TCP服务器收到数据包后进行解包，生成JSON格式（示例格式如下：{ "type": "message", "message": "20"}）的数据发送给智能硬件前台操控模块;智能硬件前台操控模块收到数据，解析后将相关信息通过微信公众平台API接口发送至微信公众号用户微信号，同时更新智能硬件前台操控模块界面显示信息(例如：温度信息)。
Claims (10)
1.一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统，其特征是：包括智能硬件、监控终端设备和云服务器模块；所述智能硬件由处理器模块、网络通讯模块和传感器及相应接口模块组成,处理器模块的通讯端与网络通讯模块相连；处理器模块的采集端通过相应接口模块与传感器及相连；网络通讯模块与云服务器模块无线连接；其中云服务器模块由TCP服务器模块、Web服务器模块和数据库模块组成。所述监控终端设备包括PC电脑、手机或平板电脑。
2.根据权利要求1所述的一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统，其特征是：所述网络通讯模块包括WiFi、2G、3G和4G无线通讯模块。所述WiFi的网络通讯模块包括ESP8266模块和RTL8189ES模块；所述2G、3G、4G无线通讯模块为A6 mini GPRS/GSM模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统，其特征是：所述传感器包括温湿度传感器、液位传感器、气压传感器、光照度传感器、风速传感器、PM2.5传感器；所述温湿度传感器是已校准的数字温湿度传感器DHT22，具有标准单总线接口，工作温度范围为-40 ℃～80 ℃；所述液位气压传感器是PT500液压感器，所述气压传感器是DATA-52系列压力传感器；所述光照度传感器为KQ-GZ光照度传感器；所述风速传感器为TR-FS02风速传感器，所述PM2.5传感器为EL-PM2.5传感器。
4.一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统的工作方法，其特征是：采用智能硬件管理系统，对智能硬件后台管理模块和智能硬件前台操控模块进行操控，其步骤如下：
1）、通过用户关注监控终端设备的微信公众号，使用智能硬件管理系统的智能硬件前台操控模块进行配网，配网成功后绑定智能硬件；
2）、用户使用监控终端设备通过智能硬件管理系统的智能硬件前台操控模块发出操作硬件或者读取硬件信息请求；
3）、TCP服务器模块接收智能硬件智能硬件管理系统的前台操控模块的请求，并将请求数据解包、处理后再打包成二进制数据发送到智能硬件；
4）、再由智能硬件中的处理器模块接收TCP服务器模块的请求数据并解包处理，根据请求类型进行操作硬件并将相关执行结果信息以二进制形式打包原路返回到TCP服务器模块；
5）、TCP服务器模块接收智能硬件请求数据，解包后再打包成JSON数据发送至智能硬件管理系统的智能硬件前台操控模块或者通过微信公众平台API接口将结果信息推送到用户关注微信公众平台的微信号里。
5.根据权利要求4所述的一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统的工作方法，其特征是：所述的智能硬件为农业智能硬件，或家居智能硬件、气象智能硬件，所述农业、家居、气象的智能硬件控制界面，显示对应智能硬件的操作和显示界面；
其中农业大棚操作界面显示温度、湿度、光照强度更新调节界面；家居电饭煲操作界面显示煮饭操作界面；气象站操作界面显示温度、湿度、光照强度、风速的采集界面。
6.根据权利要求4所述的一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统的工作方法，其特征是：所述绑定智能硬件是通过微信公众平台对接模块，将新增的智能硬件绑定到微信通用监控系统里以便用户操作，该微信公众平台对接模块采用基于微信的Airkiss协议，使智能硬件能够快速智能配置上网；微信公众平台对接模块绑定智能硬件包括：
（1）单账户绑定单台智能硬件，其具体步骤如下：单账户每次操作只能绑定一个智能硬件。绑定操作需要录入智能硬件名称和智能硬件SN编码，智能硬件SN编码是智能硬件出厂时设置的唯一的编码，该智能硬件SN编码在智能硬件使用说明书中，随智能硬件附带。使用者在绑定智能硬件时可以手动录入也可以通过对应的二维码录入。添加完毕后，单账户相同智能硬件SN编码将无法再次添加，如需添加，需要将已经绑定的智能硬件进行解除绑定操作；
（2）单账户绑定多台智能硬件，其具体步骤如下：在单账户绑定单台智能硬件基础上,多次添加绑定智能硬件即可；
（3）多账户绑定单台智能硬件，多账户绑定单个智能硬件，共同监控该模块，绑定步骤在单个账户绑定智能硬件基础上加入了安全口令：第一个绑定智能硬件的账户需要设置多账户绑定口令，口令信息保存入绑定智能硬件记录表中，记录表名是device，记录表字段包括did、uid、wxid、appid、appsecret、name、devicecode、token、token_time、addtime、activetime、psw、control,isgroupadmin；其他账户绑定智能硬件时必须要输入口令才能绑定，本模块会判断是智能硬件SN编码和多账户绑定口令是否一致，一致才通过并保存到数据库模块中；多账户绑定智能硬件的规则是第一个绑定的账户是该智能硬件的管理员，对应记录表isgroupadmin字段，控制智能硬件的对应记录表control字段、管理其他绑定智能硬件的用户账户，有权剔除其他绑定该智能硬件的账户，其他账户只有监视的权利，如果需要控制该智能硬件则需要向第一个绑定该智能硬件的管理员申请，管理员收到申请通过申请后才能控制该智能硬件；管理员也能多选设置绑定智能硬件的账户拥有控制智能硬件的权利；
所有拥有控制智能硬件权利的账户，控制智能硬件的操作结果，都能被所有绑定智能硬件的账户看到。
7.根据权利要求4所述的一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统的工作方法，其特征是：所述的智能硬件后台管理模块，负责管理微信通用监控系统的智能硬件信息、用户信息和管理员账户；包括管理员登录模块、智能硬件管理模块、用户管理模块和管理员账户管理模块；所述管理员登录模块，是管理员管理微信通用监控系统的入口，登录模块包括管理员账户、密码、验证码等输入框、提交登录按钮，提交登录后本模块会验证登录者身份，身份正确则进入智能硬件管理模块，否则不允许进入，登录错误次数有限定，比如设定为5次，超过5次系统会锁定该IP，不允许其再进行登录；所述智能硬件管理模块，是管理所有用户添加的智能硬件信息，信息内容包括智能硬件名称、编号、出厂时间、智能硬件简介、添加智能硬件的用户ID、添加时间；所述用户管理模块，负责管理关注微信通用监控系统的微信用户信息，包括用户微信账户openid、微信名称、关注时间、国家省市、性别、微信头像，对应数据库user表。
8.根据权利要求5所述的一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统的工作方法，其特征是：所述的农业智能硬件是用于农业大棚温湿度控制，即通过手机微信端对大棚内温湿度数据进行远程采集，在手机微信端显示，并通过手机微信端对农业大棚的温湿度进行调节；采用的网络通讯模块ESP8266模块， 具有天线开关、射频 balun、功率放大器、低噪放大器、过滤器和电源管理模块，内置 Tensilica L106 32 位微型控制器 ，低功耗的网络通讯模块，通过其内置的TCP/IP协议栈能够与远程服务器连接、通讯；采用的温湿度传感器是DHT22高精度温湿度传感器，能够对范围-40 ℃～80 ℃的温度进行测量，具体实施操作步骤如下：
1）用户开通微信通用监控系统微信公众号，并通过微信API接口将微信公众平台和智能硬件前台操控模块关联起来，API接口关联需要填写智能硬件前台操控模块处理接口地址（URL）、Token和EncodingAESKey。该操作在微信公众平台设置完成；
2）用户通过微信关注微信通用监控系统微信公众号成为微信通用监控系统用户，用户的基本微信信息会通过微信公众号API接口传送至智能硬件前台操控模块保存至数据库模块用户表；
3） 用户通过智能硬件前台操控模块对智能硬件进行WiFi配网，使用微信的Airkiss技术，输入无线网络WIFI密码，连接网络，智能硬件前台操控模块调用微信客户端功能进行配网功能实现，所述微信客户端是腾讯移动端微信；
4）用户扫描二维码形式的智能硬件编号、绑定智能硬件，将硬件信息绑定到微信公众号用户的微信号上，操作产生的数据经微信公众平台API接口传送至智能硬件前台操控模块，由智能硬件前台操控模块处理后保存至数据库模块智能硬件表中，建立微信公众号用户微信号和智能硬件的关联关系；
5） 进入智能硬件前台操控模块的智能硬件管理界面，点击相关功能按键发送操作命令，当大棚湿度过低时，能够向智能硬件发送喷水指令，智能硬件接收到该指令后，控制外围设备向大棚内喷出雾状水，以提高大棚内的湿度，其中操作命令被打包成JSON格式，格式如下：{ "type": "message", "message": "show_temprature"})的数据以POST形式发送至TCP服务器；
6）TCP服务器将接收到的命令解析并打包成二进制命令，二进制格式：2字节包头 + 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容,发送至智能硬件；
7） 智能硬件将接收到的数据进行解包，根据解包后获取到的命令进行相应处理，处理完毕后返回操作结果，操作结果以二进制形式传回至TCP服务器；
8）TCP服务器收到数据包后进行解包，生成JSON格式的数据发送给智能硬件前台操控模块;智能硬件前台操控模块收到数据，解析后将相关信息通过微信公众平台API接口发送至微信公众号用户微信号，同时更新智能硬件前台操控模块界面显示信息。
9.根据权利要求5所述的一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统的工作方法，其特征是：所述智能家居硬件是用于控制电饭煲，其实施方法的步骤如下：
1）用户开通微信通用监控系统微信公众号，并通过微信API接口将微信公众平台和智能硬件前台操控模块关联起来，API接口关联需要填写智能硬件前台操控模块处理接口地址（URL）、Token和EncodingAESKey。该操作在微信公众平台设置完成；
2）用户通过微信关注微信通用监控系统微信公众号成为微信通用监控系统用户，用户的基本微信信息会通过微信公众号API接口传送至智能硬件前台操控模块保存至数据库模块用户表；
3）用户通过智能硬件前台操控模块对智能硬件进行WiFi配网，使用微信的Airkiss技术，输入无线网络WIFI密码，连接网络，智能硬件前台操控模块调用微信客户端功能进行配网功能实现，所述微信客户端是腾讯移动端微信；
4）用户扫描二维码形式的智能硬件编号、绑定智能硬件，将硬件信息绑定到微信公众号用户的微信号上，操作产生的数据经微信公众平台API接口传送至智能硬件前台操控模块，由智能硬件前台操控模块处理后保存至数据库模块智能硬件表中，建立微信公众号用户微信号和智能硬件的关联关系；
5）电饭煲里提前放入符合煮饭要求且调配好的食材；
6）进入智能硬件前台操控模块的智能硬件电饭煲管理界面，在此界面可以远程对所绑定的电饭煲进行操作，例如开启即时煮饭开关、关闭煮饭开关、定时开启煮饭开关，其中操作命令被打包成JSON格式的数据以POST形式通过网络发送至TCP服务器；
7）TCP服务器将接收到的命令解析并打包成二进制命令，二进制格式：2字节包头 + 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容,发送至智能硬件；
8） 智能硬件将接收到的数据进行解包，根据解包后获取到的命令进行相应处理（例如打开煮饭开关），处理完毕后返回操作结果，操作结果以二进制形式：2字节包头 + 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容传回至TCP服务器；
9）TCP服务器收到数据包后进行解包，生成JSON格式的数据发送给智能硬件前台操控模块;智能硬件前台操控模块收到数据，解析后将相关信息通过微信公众平台API接口发送至微信公众号用户微信号，同时更新智能硬件前台操控模块界面显示信息。
10.根据权利要求5所述的一种基于微信公众平台的通用数据采集与监视控制系统的工作方法，其特征是：所述智能气象硬件是用于野外气象站数据采集，其实施方法的步骤如下：
1）. 采用的网络通讯模块为A6 mini GPRS/GSM模块，该模块工作温度在-30摄氏度至80摄氏度，支持GSM/GPRS四个频段，包括850,900，1800,1900MHZ，支持2G、3G/4G移动卡和联通卡，在插入SIM卡即可通过移动无线使智能硬件连接至互联网。
2）.用户扫描二维码形式的智能硬件编号、绑定智能硬件，将硬件信息绑定到微信公众号用户的微信号上，操作产生的数据经微信公众平台API接口传送至智能硬件前台操控模块，由智能硬件前台操控模块处理后保存至数据库模块智能硬件表中，建立微信公众号用户微信号和智能硬件的关联关系；智能硬件接入温湿度传感器、气压传感器、光照度传感器、风速传感器和和PM2.5传感器，采集监测目标气象站所在区域的温度、湿度、气压、光照、风力风量、PM2.5的数据；
3）.进入智能硬件前台操控模块的智能硬件气象站管理界面，在此界面能够远程对所绑定的气象站进行监控；
4）.TCP服务器将接收到的命令解析并打包成二进制命令，二进制格式：2字节包头 + 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容发送至智能硬件；
5）.智能硬件将接收到的数据进行解包，根据解包后获取到的命令进行相应处理（例如获取温度传感器温度采集信息），处理完毕后返回操作结果，操作结果以二进制形式（二进制格式：2字节包头 + 1字节数据长度 + 两字节的校验值 + 数据内容,例如：ff ff 04 b657 6f 70 65 6e）传回至TCP服务器；
6）.TCP服务器收到数据包后进行解包，生成JSON格式：{ "type": "message", "message": "20"}的数据发送给智能硬件前台操控模块；智能硬件前台操控模块收到数据，解析后将相关信息通过微信公众平台API接口发送至微信公众号用户微信号，同时更新智能硬件前台操控模块界面显示信息。
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