CN108958085A - 一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台。该平台由硬件盒体和移动终端应用构成。其集成多种传感器，中央处理器分析数据之后，通过无线通讯模块接收信息并发送指令到与其连接的设备实现智能化操作。其可广泛用于环境质量监控、安防系统升级、电器远程控制等；同时其预留的机电控制接口可直接机电设备，成为其核心控制模块，从而对其进行的产品智能化升级与故障检测。同时，平台实时监控机电设备的工作情况并检测与预测故障。硬件与硬件之间可以自组网络，从而达到多个硬件控制多个机体协同工作。本平台无需对机电设备以及家电设备等的原有电路进行修改即可通过端口和无线通讯成为面向物联网和嵌入式系统的控制与服务平台。

Description

一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台

技术领域

本发明涉及人工智能、物联网与嵌入式系统领域，更具体地，本发明涉及一种集成多传感器，可通信协作并且可以把现有机电设备智能化的软硬件一体化平台。

背景技术

随着人工智能的发展与劳动力人口的下降，产品智能化与产业自动化智能化的社会需求日益迫切。但是目前在智能硬件市场上出现的产品都以穿戴式设备和智能路由器为主，并没有大量出现用于专门用于升级普通电器、机电设备以及电动装备为智能产品的标准化产品。

机电设备智能化首先需要实现设备自动化的升级，其中包括工作流程的程序化与各级电路与电机的控制，由微处理器代替原有人工的控制与操作。设备或装备智能化需要集成所需的传感器，采集分析数据并通过决策系统做出相应的决策，自动化操作系统做出反应。优秀的智能化设备或装备，还可以通过内部传感器进行故障自检(Build in Test)与故障预测。

目前市场上的机电设备智能化采用的方法都是全面重新设计设备，嵌入单片机或计算机控制。这样的方法不仅需要大量的资金投入，而且需要花费大量的时间进行重新设计。其实很多机电设备与电器，本身的设计已经经过了多年大量使用的验证，其质量和性能都非常优越，只是需要一个可以让它智慧化的大脑。

于此同时，我们正在进入一个万物互联的时代，物联网所连接的，是数量巨大的嵌入式设备和传感器。然而，由于嵌入式系统的高并发、低能耗的特殊需求，物联网平台服务难以从因特网简单地移植。同时由于嵌入式设备的不稳定，物联网连接的可靠性和高效性也备受关注。传统的物联网智能化产品能，例如智能家居系统一般采用有线方式来组建，如同轴电缆、USB 、CAN总线等。但有线网络具有布线麻烦，可扩展性差等固有的缺点，限制了有线网络技术在智能家居系统中的发展。而无限网络在其中的使用大多只局限于控制电器的开关以及单一信号与移动端端的传输，例如基于云端的监控系统。其通讯平台结构十分单一，可移植性差，为了实现各种无线功能，往往在每个具体的无线通讯平台上都需要实现各种不同的无线应用，应用和无线通讯平台间的接口十分繁多。因此，深入研究通用的无线通讯平台技术，研制实用的无线通讯平台就具有十分重要的意义。

发明内容

为提高机电设备与电器智能化的效率以及实现标准化产品，本发明提供了一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，为软件工程师在嵌入式平台下提供稳定高效的Machine to Machine (M2M)服务，为需要接入云端服务器的嵌入式设备提供简洁、安全、稳定、高效的解决方案。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台,其包括由一个盒体和移动终端平台（APP），所述盒体包括金属插脚、电力插孔、变压器模块、继电器、中央处理器、无线通讯模块、多个传感器组模块、USB端口和移动终端平台（APP）；所述移动终端平台（APP）将指令通过所述无线通讯模块传输到中央处理器，实现对负载电器的远程控制，可广泛用于电视机、计算机、空调器、加湿器、饮水机、照明灯、充电器等需要定时控制通电与断电的各种负载电器，而无需对负载电器的电路部件进行修改，降低使用成本。所述该平台接口针对低耗能处理器，采用轻量级算法，极大降低了嵌入式系统在通信方面中的能耗；而且该平台集成了国际市场常见的嵌入式通信协议，基于此，平台不但可以保证通信的质量和安全，还可以通过USB端口为物联网量身定制拓展功能。该平台集数据采集、分析、传输、存储等功能于一体，进而实现对电器设备进行控制和检测。与此同时，此硬件预留的机电控制模块可以连接多个电机，通过中央处理器或移动端对其进行控制和监视，从而达到电动设备智能化、物联网化的升级要求。

其中；中央处理器，采用AVR微处理器，低耗能处理器，同时采用轻量级算法，降低嵌入式系统在通信方面中的能耗。

变压器模块，通过金属插脚连接220V市电，通过变压、整合、稳压输出5V电压，提供给对系统各功能模块电路供电。

进一步地，电路提供电池供电接口，在不接通220V市电的情况下，平台可由电池给该平台供电，使其正常工作。

进一步地，所述继电器与中央处理器配合，实现所连负载电器的通断路与定时功能。

进一步地，所述插孔与负载电器相连，所述插孔包括两孔插孔和三孔插孔。

进一步地，所述多个传感器组模块包括环境指数（温湿度、空气粉尘浓度、烟雾等）传感器、体积波传感器、避障传感器等。

进一步地，所述无线通讯模块还包括低耗能蓝牙模块、普通蓝牙模块、互联网WIFI模块，所述蓝牙模块或WiFi模块与智能终端设备相连，进行串口通信。

进一步地，所述移动终端设备包括触摸屏、电脑和手机等。

进一步地，所述盒体上设有用于显示工作状态的一个或多个指示灯、用于复位的按钮和控制负载电器的开关按键。

进一步地，计算机应用程序APP包括检测界面和控制界面。

进一步地，本发明一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台可以达到如下有益效果：

1 )能够通过智能终端(例如触摸屏、电脑和手机)远程实时监控和控制，现实对其连接的用电设备进行监控和控制；

2 )对低耗能处理器采用轻量级算法，极大降低了嵌入式系统在通信方面中的能耗；

3 )为小体量但高并发的传感器连接量身定做，针对性地保证信息传递的高效性；

4 )集成了嵌入式通信协议轻量级通信协议，基于此，平台不但可以保证通信的质量和安全，还可以为物联网量身定制拓展功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例并不是全部。

图1和图2为本发明的外形图；

其中，1.金属插脚，2.盒体底壳，3.盒体上壳，4.电力插孔，5.小黑盒，6.H形盒壳；

图3为本发明的传感器模块图

图4为本发明的PCB图

其中，1.USB端口1, 2.变压模块 3. PCB板，4.存储器卡槽， 5.无线通讯模块，6. 继电器模块，7.USB端2

图5为本发明的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1 所示本发明的一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，其包括由一个盒体和移动终端平台（APP），所述盒体包括金属插脚、电力插孔、变压器模块、继电器模块、中央处理器、无线通讯模块、多个传感器模块、USB端口和移动终端平台（APP）。

具体实施中，所述插孔与用电设备相连，所述插孔包括两孔插孔和三孔插孔，通过中央处理器控制继电器，即达到对连接在相应插孔上的用电设备进行电源开关控制。

所述移动终端平台（APP），移动终端平台（APP）将指令通过所述无线通讯模块传输到中央处理器，中实现对负载电器的远程控制，可广泛用于电视机、计算机、空调器、加湿器、饮水机、照明灯、充电器等需要定时控制通电和断电的各种负载电器，而无需对负载电器的电路部件进行修改，降低使用成本。不需使用手动按钮，操作方便，延长其使用寿命。

所述无线通讯模块还包括低能蓝牙模块或普通蓝牙模块或互联网WIFI模块，具体实施中，通过智移动终端平台（APP）对负载电器进行监控。USB端口一方面为日常消费类电子产品的提供标准的USB充电接口，另一方面，通过USB这个数据接口，可以拓展连接外围的功能模块，如烟雾检测器和射频前端模块等，此处仅仅举例，具体实施中还可以连接其他功能模块，以适应不同需求的智能控制系统。

所述平台盒体上设有用于显示工作状态的指示灯、用于复位的按钮和控制负载电器的开关按键。

所述平台盒体上设有机电控制模块接口。直流电机、舵机、步进电机可直接与机电控制模块接口相连，由中央处理器进行控制。同时，移动端可以通过通讯模块和中央处理器以及各个传感器反馈的信息对电机进行高级算法的控制。例如，在小型电器智能化升级层面，此硬件设备可以连接普通电器玩具的电机，从而使其升级为智能(机器人)玩具，并可由手机移动端控制操作；在大型设备智能化升级层面，此硬件可以连接农业联合收割机，成为其智能化核心控制模块，通过对其静液压驱动系统电路与放粮系统电路的控制，从而实现农机收割与放粮速度自调节的智能化改造。

Claims (8)

1.一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，其特征是：该通讯平台是由一个盒体和移动终端平台（APP）构成，所述盒体包括金属插脚、电力插孔、变压器模块、继电器、中央处理器、无线通讯模块、多个传感器模块、机电控制模块、计算机应用程序APP；所述计算机应用程序APP，APP 发送指令到通讯平台，通讯平台将指令通过所述无线通讯模块传输到中央处理器，中央处理器控制各模块实现远程控制；

所述金属插脚，用于连接家用插座的插孔，连接电路通电；

所述电力插孔，用于连接负载电器的插头实现导电连接为负载电器供电，有两孔或三孔插孔；

所述变压器模块，连接220V电源通过降压稳压电路输出直流5V电压，对系统各功能模块电路供电；

所述继电器模块，通过所述移动终端对中央处理器发送的指令，实现对负载电器的通断和定时控制；

所述中央处理器采用AVR单片机，用于各模块的数据传输和处理、控制系统中各模块的运行；

所述多个传感器模块包括环境指数（温湿度、空气粉尘浓度、烟雾等）传感器、体积波传感器、避障传感器等；

所述机电控制模块包括电机驱动芯片、相关外围电路与电机接口；

所述移动终端平台（APP）包括装有APP的触摸屏、电脑和手机；

所述移动终端平台（APP）通过与无线通信模块连接从而与中央处理器进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，其特征在于：中央处理器与无线通信模块之间的数据传输通道用于进行网络通讯，接收来自移动终端的指令，并向移动终端传输数据以及用于各模块自组网络之间的通讯。

3.根据权利要求1所述的一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，其特征在于：中央处理器与个传感器模块之间有双向数据传输通道，该通道用于传输来自中央处理器的指令和向中央处理器传输采集到的环境数据。

4.根据权利要求2所述的一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，其特征在于：所述无线通信模块可以是低能蓝牙通信模块，普通蓝牙通信模块，Wi-Fi通信模块，所述无线传感器组采集的数据通过所述无线通信模块传输至终端。

5.根据权利要求1所述的一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，其特征在于：所述通讯平台还包括用于指示工作状态的一个或多个LED 指示灯、对所述平台复位按键和对所连负载电器的开关按键。

6.根据权利要求1所述的一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，其特征在于：此硬件预留的机电控制模块可以直接连接多个电机，成为其核心控制模块，通过中央处理器或移动端对其进行控制和监视，从而达到机电设备以及电动装备的智能化和物联网化的升级要求。

7.根据权利要求1所述的一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，其特征在于：电路中提供电池供电接口，在不接通220V市电的情况下，平台可由电池给该平台供电，使正常工作。

8.根据权利要求1所述的一种集成式可通信协作的硬件智能化升级平台，其特征在于：可广泛用于电视机、计算机、空调器、加湿器、饮水机、照明灯、充电器等需要定时控制通电和断电的各种用电设备，不需使用手动按钮，操作方便，延长其使用寿命。