CN108600335B - 一种物联网控制模组及净水装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子信息技术领域，提供了一种物联网控制模组及净水装置，物联网控制模组包括主控模块、电源管理模块、网络处理模块、网络管理模块、驱动加载模块和显示模块；驱动加载模块置于主控模块中，驱动加载模块从云服务器中加载传感器模块、识别模块和电路控制模块；主控模块分别与电源管理模块、网络处理模块、网络管理模块、传感器模块、识别模块、电路控制模块和显示模块连接，主控模块还与云服务器连接，显示模块还与外部显示设备连接。通过本发明可以解决现有技术中物联网产品成本高，开发周期长的问题。

Description

一种物联网控制模组及净水装置

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，尤其涉及一种物联网控制模组及净水装置。

背景技术

物联网是连接物品的网络，实现人与机器、机器与机器之间的交互，在针对需要联网的产品的设计与开发中，需要不同类型的设备进行设计。例如，对于净水设备的设计，则需针对家用、商用或者校园的不同使用条件需求，进行电路板设计，MCU的嵌入式代码开发，净水设备的控制开发，传感器接入开发，显示开发等等。

然而，这种针对多样化的物联网产品的设计及开发，投入大，增加了硬件的开发成本，且产品的开发周期长。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种物联网控制模组及净水装置，以解决现有技术中物联网产品成本高，开发周期长的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种物联网控制模组，包括主控模块、电源管理模块、网络处理模块、网络管理模块、驱动加载模块和显示模块；

所述驱动加载模块置于所述主控模块中，所述驱动加载模块从云服务器中加载传感器模块、识别模块和电路控制模块；

所述主控模块分别与所述电源管理模块、网络处理模块、网络管理模块、传感器模块、识别模块、电路控制模块和显示模块连接，所述主控模块还与所述云服务器连接，所述显示模块还与外部显示设备连接；

所述电源管理模块控制外部电源向所述主控模块和所述网络处理模块的供电；

所述网络处理模块检测所述主控模块的网络状态，并与所述云服务器通信；

所述传感器模块采集数据，并发送给所述主控模块；

所述识别模块识别外部网卡，并向所述主控模块发送第一指令；

所述网络管理模块向所述主控模块提供无线网络，并计算所述主控模块与所述云服务器连接产生的数据流量；

所述主控模块向所述云服务器发送所述传感器模块采集的数据和所述第一指令，并接收所述云服务器发送的数据和第二指令；

所述电路控制模块根据所述第二指令，控制所述外部设备的开关电路；

所述显示模块为所述外部显示设备提供显示驱动程序，所述外部显示设备显示所述传感器模块采集的数据和所述云服务器发送的数据。

可选地，所述识别模块包括射频卡识别模块；

所述射频卡识别模块与所述主控模块连接；

所述射频卡识别模块为射频卡提供驱动程序。

可选地，所述射频卡识别模块识别射频卡成功时，所述云服务器向所述主控模块发送第二指令。

可选地，所述网络管理模块包括为物联网卡提供驱动程序的物联网卡模块；

所述物联网卡模块与所述主控模块连接。

可选地，所述物联网卡模块兼容实体卡模式与贴片卡模式。

可选地，所述传感器模块外接TDS传感器、霍尔流量传感器、漏水传感器和温度传感器。

可选地，所述网络处理模块还修复所述主控模块的网络状态，并查询网络信号的质量。

可选地，所述电源管理模块还根据所述物联网控制模组的工作状态，控制所述主控模块进入休眠状态或唤醒处于休眠状态的所述主控模块。

可选地，所述物联网控制模组还包括复位模块；

所述复位模块与所述电源管理模块连接；

所述复位模块检测所述主控模块的工作状态，若所述主控模块第一预设时间内未响应，则控制所述电源管理模块在第二预设时间内停止对所述主控模块供电，所述主控模块重新启动。

本发明实施例的第二方面提供了一种净水装置，包括净水设备、云服务器和上述的物联网控制模组；

所述外部设备包括净水设备。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例提供了一种物联网控制模组，通过在模组内集成主控模块和多种功能模块，使外部设备与物联网控制模组之间不需要再设计其它处理电路，或开发程序代码即实现对外部设备的数据采集和开关电路的控制，提高了物联网控制模组中主控模块的利用率，降低硬件成本，缩短开发周期，节省了开发人力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的物联网控制模组的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的另一物联网控制模组的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种物联网控制模组10，包括：主控模块11、电源管理模块12、网络处理模块13、网络管理模块14、驱动加载模块15和显示模块16；驱动加载模块15置于主控模块11中，驱动加载模块15从云服务器中加载传感器模块17、识别模块18和电路控制模块19；

本实施例所提供的物联网控制模组10中各器件的连接关系如下：

主控模块11分别与电源管理模块12、网络处理模块13、网络管理模块14、传感器模块17、识别模块18、电路控制模块19和显示模块16连接，主控模块11还与云服务器连接，显示模块16还与外部显示设备连接。

在本实施例中，电源管理模块，用于控制外部电源向主控模块的供电，也可以用于控制外部电源向网络处理模块的供电；网络处理模块，用于检测主控模块的网络状态，并与云服务器建立数据通信；网络管理模块，用于向主控模块提供无线网络，令主控模块以及设置于主控模块中的驱动加载模块，与云服务器能建立数据连接，并计算主控模块与云服务器连接产生的数据流量；驱动加载模块用于从云服务器中加载传感器模块、识别模块和电路控制模块；传感器模块，用于采集物联网控制模组外部的数据，并发送给主控模块；识别模块，用于识别外部网卡，并向主控模块发送第一指令；主控模块，用于向云服务器发送传感器模块采集的数据和第一指令，并接收云服务器发送的数据和第二指令；电路控制模块，用于根据第二指令，控制外部设备的开关电路，从而选择是否开启外部设备中的一个或多个功能；显示模块，用于为外部显示设备提供显示驱动程序，令外部显示设备能够显示传感器模块采集的数据和云服务器发送的数据。

在本实施例中，识别模块包括射频卡识别模块，射频卡识别模块与主控模块连接，射频卡识别模块用于为射频卡提供驱动程序。

使用设备前通常需要对用户的身份进行识别，或者用户需要付款启动设备，因此物联网控制模组需要设置网卡识别模对使用设备的用户进行限制，本实施例中射频卡识别模块为物联网控制模组识别射频卡提供了驱动程序，因此识别模块能够识别射频卡，实现用户和设备的交互。

在本实施例中，网络管理模块包括物联网卡模块，物联网卡模块与主控模块连接，物联网卡模块用于为物联网卡提供驱动程序。因此，网络管理模块通过物联网卡获得无线网络，实现主控模块与云服务器的数据连接。

在具体应用中，当识别模块识别网卡后，将识别的结果发送给主控模块，主控模块发送第一指令给云服务器，第一指令是指，令云服务器对主控模块发送的识别结果进行回复的指令。当识别模块识别网卡成功时，即用户身份认证成功时，或用户付款成功时，云服务器向主控模块发送第二指令，第二指令是指，令云服务器对第一指令进行回复的结果的指令，例如，识别成功，开启开关。

在本实施例中，物联网控制模组中的传感器模块外接传感器，通过外接的传感器采集设备以及设备所处环境中的数据。例如，在物联网控制模组中的传感器模块，外接TDS(Total Dissolved Solid，总溶解固体)传感器、霍尔流量传感器、漏水传感器和温度传感器，以采集水质数据、水流量数据、漏水数据和水温度数据。

在本实施例中，网络处理模块还修复主控模块的网络状态，使物联网控制模组与云服务器之间的通信中断后能够重新连接，并实现通过与服务器交互能够完成的功能，例如查询网络信号的质量，基站GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位等功能。

在本实施例中，电源管理模块还根据物联网控制模组的工作状态，控制主控模块进入休眠状态或唤醒处于休眠状态的主控模块。如果物联网控制模组工作在低功耗场景下，根据场景需要可以使主控模块处于休眠状态，令物联网控制模组中其它模块处于工作状态，以减少功耗。例如，低功耗场景下，令主控模块处于休眠状态，而传感器模块仍需采集数据并发送至主控模块，但主控模块可以暂时不将数据发送给云服务器，当用户需要从云服务器获得传感器模块采集的数据时，唤醒主控模块。

在具体应用中，电源管理模块所管理的外部电源向主控模块的供电，和外部电源向网络处理模块的供电互不影响，电源管理模块可以为任意的能够开启、关断电源电路以及提供待机唤醒的电子开关或电路结构，例如电源管理芯片；也可以是控制电源中电流信号、电压信号的固件程序代码，例如看门狗程序。

在具体应用中，物联网卡模块中接入的物联网卡可以为任意的通过移动通信接入业务，为物联网设备提供无线数据的网卡。在本实施例中，物联网卡模块提供的驱动程序，能够同时识别贴片卡和实体卡两种模式。其中，贴片卡，即E-SIM(Embedded SubscriberIdentity Module，嵌入式客户识别模块)卡，相当于将SIM(Subscriber Identity Module，客户识别模块)卡内嵌于手机当中，不再需要用自己插卡，直接采用软件注册或者直接购买等类型的方式就可以使用自己的运营商网络和套餐；而实体卡，即SIM卡，这需要用户安装插卡。

在具体应用中，驱动加载模块可以根据设备的需要，灵活配置模组内的各个模块，实现对模块功能在不同场景，不同类型设备之间的动态切换。

在具体应用中，传感器模块可以为任意的，能够连接外部传感器，接收外部传感器所采集的数据的电路结构或固件程序代码。

在具体应用中，射频卡识别模块中接入的射频卡是常用的包含身份信息的，带有芯片的卡片，其类型可以根据成本要求或使用情景进行选择。例如，在本实施例中，可以选用带有M1(NXP Mifare1，恩智浦半导体)芯片或CPU(Central Processing Unit，中央处理器)芯片的卡片，作为进行身份识别的射频卡。

在具体应用中，主控模块可以为任意的能够实现数据分析处理、数据传输的处理模块或处理器，例如中央处理器(Central Process Unit，MCU)、中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。云服务器与主控模块之间通过通讯模块实现数据交互，通讯模块包括但不限于WIFi(Wireless Fidelity，无线局域网)模块、通用GPRS(General Packet Radio Service，无线分组业务)模块和NBIOT(Narrow Band Internet of Things，基于蜂窝的窄带物联网)模块。

在具体应用中，电路控制模块可以为任意的，接收主控模块中的第二指令，并根据第二指令对外部设备的开关电路进行开启或关断的固件程序代码。

在具体应用中，显示模块可以为任意的，使外部显示设备显示数据的显示驱动程序，例如，LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)显示驱动程序和LED(LightEmitting Diode，发光二极管)显示驱动程序。

在实际应用中，假设物联网控制模组应用于净水设备中，上述的物联网控制模组的工作流程为：用户使用射频卡或物联网卡进行身份认证，认证成功后主控模块才收到云服务器发送的第二指令，第二指令用于给电路控制模块控制外部设备的开关电路，例如用户在第一指令中请求使用外部净水设备的电子龙头，识别成功后，第二指令使电路控制模块打开外部净水设备的水龙头，此时用户才可以自行通过打开用户端的水龙头用水；若识别不成功，第二指令使电路控制模块关闭外部净水设备的水龙头，用户即使打开用户端的水龙头开关，也无法用水。

本实施例提供的物联网控制模组，通过在模组内集成主控模块和多种功能模块，使外部设备与物联网控制模组之间不需要再设计其它处理电路，或开发程序代码即实现对外部设备的数据采集和开关电路的控制，提高了物联网控制模组中主控模块的利用率，降低物联网产品的硬件设计成本，缩短开发周期，节省了开发人力。

实施例二

如图2所示，实施例一中的物联网控制模组10还包括复位模块20，复位模块20与电源管理模块12连接；

在本实施例中，复位模块，用于检测主控模块的工作状态，若主控模块第一预设时间内未响应，复位模块控制电源管理模块在第二预设时间内停止对主控模块供电，第二预设时间之后，复位控制模块控制带能源管理模块重新对主控模块供电，使主控模块重新启动。

在具体应用中，复位模块可以为任意的能够使主控模块重新启动的复位电路或复位程序，例如，电阻电容复位电路或复位固件程序代码。

在具体应用中，复位模块在第一预设时间内不断检测主控模块的工作状态，确定其是否无法响应，若无相应，则主控模块处于死机状态；在第二预设时间内使主控模块没有外部电源对其供电，从而使物联网控制模组中其他模块无法正常工作，当重新启动主控模块后，主控模块中的驱动加载模块将重新加载正常工作时使用的驱动模块，以使物联网控制模组中的其他模块恢复至主控模块死机之前的工作状态。

本实施例提供的物联网控制模组，设置了一个与电源管理模块连接的复位模块，实时检测物联网控制模组中的主控模块的工作状态，在主控模块出现故障无法响应时，通过重新启动主控模块恢复其工作状态，从而保持物联网控制模组正常工作。

实施例三

本实施例提供一种净水装置，包括外部设备、云服务器和上述实施例中的物联网控制模组；外部设备包括净水设备。

在具体应用中，物联网控制模组与净水设备中的开关电路、传感器、射频卡插槽等连接后，与云服务器连接，实现净水设备和用户之间的交互。其中，开关电路为任意的控制净水设备功能的开启和关断的电路，例如，高低压开关电路、电子龙头、入水电磁阀、废水电磁阀、水泵和冷热开关等；传感器为任意的采集净水设备中的数据的电子器件，例如，TDS传感器、漏水传感器、流量传感器和温度传感器等；射频卡插槽可以为任意的能够识别身份或电子消费网卡的插槽，例如M1卡和CPU卡。

在具体应用中，外部设备不限于净水设备，控制模块也不限于上述实施例中的主控模块、电源管理模块、网络处理模块、传感器模块、识别模块、网络管理模块、电路控制模块和显示模块。

在实际应用中，物联网控制模组可以根据设备的需要，灵活配置模组内的各个模块。具体地，物联网控制模组中的驱动加载模块接收云服务器发送的配置数据，配置数据包括硬件资源数据和业务规则数据，然后根据配置数据分配对应的硬件资源，根据所述配置数据加载对应的硬件资源驱动程序和业务规则驱动程序。例如，本实施例中的设备为净水设备，则云服务器发送的配置数据为电源数据、网络数据、传感器数据、识别数据、电路控制数据和显示数据，对应的硬件资源则是电源管理、网络处理、传感器驱动、识别驱动、电路控制驱动和显示驱动。将上述硬件资源结合主控模块，即可得到应用于净水设备的物联网控制模组。

本实施例提供的净水装置，将原有的MCU加通讯模组的开发模式，转变为单物联网模组的模式，通过有效利用模组内部MCU和设计的多种功能模块，降低硬件成本，缩短开发周期，节省开发人力，实现净水行业的电路开发设计即实现产品的标准化物联网电路开发模型。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网控制模组，其特征在于，包括主控模块、电源管理模块、网络处理模块、网络管理模块、驱动加载模块和显示模块；

所述驱动加载模块置于所述主控模块中，所述驱动加载模块从云服务器中加载传感器模块、识别模块和电路控制模块；

所述主控模块分别与所述电源管理模块、网络处理模块、网络管理模块、传感器模块、识别模块、电路控制模块和显示模块连接，所述主控模块还与所述云服务器连接，所述显示模块还与外部显示设备连接；

所述电源管理模块控制外部电源向所述主控模块和所述网络处理模块的供电；

所述网络处理模块检测所述主控模块的网络状态，并与所述云服务器通信；

所述网络管理模块向所述主控模块，以及设置于所述主控模块中的所述驱动加载模块提供无线网络，令所述主控模块以及设置于所述主控模块中的驱动加载模块，与所述云服务器建立数据连接，并计算所述主控模块与所述云服务器连接产生的数据流量；

所述传感器模块采集数据，并发送给所述主控模块；

所述识别模块识别外部网卡，并向所述主控模块发送第一指令；

所述主控模块向所述云服务器发送所述传感器模块采集的数据和所述第一指令，并接收所述云服务器发送的数据和第二指令；

所述电路控制模块根据所述第二指令，控制所述外部设备的开关电路；

所述显示模块为所述外部显示设备提供显示驱动程序，所述外部显示设备显示所述传感器模块采集的数据和所述云服务器发送的数据。

2.如权利要求1所述的物联网控制模组，其特征在于，所述识别模块包括射频卡识别模块；

所述射频卡识别模块与所述主控模块连接；

所述射频卡识别模块为射频卡提供驱动程序。

3.如权利要求2所述的物联网控制模组，其特征在于，所述射频卡识别模块识别射频卡成功时，所述云服务器向所述主控模块发送第二指令。

4.如权利要求1所述的物联网控制模组，其特征在于，所述网络管理模块包括为物联网卡提供驱动程序的物联网卡模块；

所述物联网卡模块与所述主控模块连接。

5.如权利要求4所述的物联网控制模组，其特征在于，所述物联网卡模块兼容实体卡模式与贴片卡模式。

6.如权利要求1所述的控制模组，其特征在于，所述传感器模块外接TDS传感器、霍尔流量传感器、漏水传感器和温度传感器。

7.如权利要求1所述的物联网控制模组，其特征在于，所述网络处理模块还修复所述主控模块的网络状态，并查询网络信号的质量。

8.如权利要求1所述的物联网控制模组，其特征在于，所述电源管理模块还根据所述物联网控制模组的工作状态，控制所述主控模块进入休眠状态或唤醒处于休眠状态的所述主控模块。

9.如权利要求1所述的物联网控制模组，其特征在于，所述物联网控制模组还包括复位模块；

所述复位模块与所述电源管理模块连接；

所述复位模块检测所述主控模块的工作状态，若所述主控模块第一预设时间内未响应，则控制所述电源管理模块在第二预设时间内停止对所述主控模块供电，所述主控模块重新启动。

10.一种净水装置，其特征在于，包括外部设备、云服务器和如权利要求1至9任一项所述的物联网控制模组；

所述外部设备包括净水设备。

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