CN110113322A - 一种应用于工业的物联网智能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业物联网技术领域，具体涉及一种应用于工业的物联网智能系统，包括依次连接的嵌入式服务器、云服务器以及智能终端；所述嵌入式服务器用于控制所述智能终端与所述云服务器的通信连接；所述嵌入式服务器通过无线网络与工厂设备建立通信连接；所述云服务器用于管理、存储与传输物联网智能系统的数据；所述智能终端包括服务器模块、通信模块、内部接口模块、外部接口模块以及协议转换模块；本发明通过在智能终端嵌入数据接口模块和协议转换模块解决了目前智能终端与其所不支持的物联网外设之间的数据交互问题,并简化了现有物联网系统的结构，有利于系统的升级、改造。

Description

一种应用于工业的物联网智能系统

技术领域

本发明涉及工业物联网技术领域，具体涉及一种应用于工业的物联网智能系统。

背景技术

工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器或控制器，以及移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程各个环节，从而大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。从应用形式上，工业物联网的应用具有实时性、自动化、嵌入式(软件)、安全性、和信息互通互联性等特点。

目前，工业物联网融合了网络综合布线技术、网络安全技术、智能化控制技术、无线通信技术以及各类音视频技术，在工厂环境的基础之上，集成相关的工厂生产设备，构建出一个智能管理系统，以此来处理工厂的日常生活事务。

而当各种新的物联网通信协议不断出现，其在各种工业物联网应用中也在快速普及，此时由于工厂设备无法直接支持新的物联网通信协议，导致大量应用新的物联网通信协议的外设无法接入用户端，无法实现对物联网外设的控制和数据交互，从而无法满足内部环境和外界信息互通的，也无法实现安全、舒适、便捷等更加先进的生产管理方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决目前智能终端与其所不支持的工厂设备之间的数据交互问题，提供一种交互性强、实时性高、成本低的应用于工业的物联网智能系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种应用于工业的物联网智能系统，所述物联网智能系统包括依次连接的智能终端、嵌入式服务器以及云服务器；

所述嵌入式服务器用于控制所述智能终端与所述云服务器的通信连接；

所述智能终端还通过无线网络与工厂设备建立通信连接；

所述云服务器用于管理、存储与传输所述物联网智能系统的数据；

所述智能终端包括服务器模块、通信模块、内部接口模块、外部接口模块以及协议转换模块；

所述内部接口模块与所述云服务器通信连接，所述外部接口模块与所述工厂设备通信连接；

所述协议转换模块用于对所述外部接口模块接收的数据进行协议转换处理，通过所述外部接口模块将经过协议转换处理的数据相应地发送给工厂设备，从而使得智能终端与工厂设备能够实现数据交互。

具体地，所述嵌入式服务器是基于ARM控制器平台的Web服务器。

具体地，所述无线网络为ZigBee网络。

进一步，所述智能终端为一个或多个；当所述智能终端为多个时，所述智能终端采用备份机制和/或采用分布式数据处理机制。

具体地，所述服务器模块中的中央处理器采用型号为msp430F5438的微处理器板，所述中央处理器还连接flash存储器和时钟电路。

进一步，所述智能终端还包括语音播报模块；所述语音播报模块连接在所述微处理器板的P3口，并由所述微处理器板提供3.3V电压。

进一步，所述智能终端还包括电源模块，所述电源模块为所述智能终端提供电源。

进一步，所述智能终端还包括电源监控模块，所述电源监控模块用于将电源模块断电或者来电的信息发送给所述服务器模块从而触发所述服务器模块根据接收到的信息进行相应的处理。

本发明的有益效果是：本发明公开一种应用于工业的物联网智能系统，通过在智能终端嵌入数据接口模块和协议转换模块解决了目前智能终端与其所不支持的物联网外设之间的数据交互问题,并简化了现有物联网系统的结构，有利于系统的升级、改造。

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为本发明实施例应用于工业的物联网智能系统的结构框图。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例应用于工业的物联网智能系统的结构框图，如图1所示，本发明实施例提供的一种应用于工业的物联网智能系统，包括依次连接的智能终端100、嵌入式服务器200以及云服务器300；

所述嵌入式服务器200用于控制所述智能终端100与所述云服务器300的通信连接；

所述智能终端100还通过无线网络400与工厂设备建立通信连接；所述云服务器300用于管理、存储与传输物联网智能系统的数据。

在一个实施例中，所述无线网络400为ZigBee网络，所述嵌入式服务器200是基于ARM控制器平台进行搭建的Web服务器。

通过众多设置于工厂设备上的ZigBee模块组成连接工厂设备的传感器网络，实现工厂设备的信息采集和设备控制功能；所述传感器网络包括一个ZigBee协调器、多个路由器以及多个ZigBee模块，ZigBee协调器通过多个路由器与对应的多个ZigBee模块连接，具体地，ZigBee协调器采用TI公司推出的CC2530芯片，并通过RS232串口跟基于ARM控制器平台通信。

在一个实施例中，ZigBee模块包括依次连接的采集模块、ADC转换模块、处理模块和RF收发器；采集模块用于采集工厂环境参数信息，ADC转换模块用于将模拟信息转换成数字信息，处理模块用于进行信息存储与处理，RF收发器用于将信息发送给路由器；

其具体的工作流程如下：采集模块采集工厂环境参数信息，然后将数据经过ADC转换模块之后传送给处理模块，由处理模块进行数据存储与处理，最后通过RF收发器将信息发送到ZigBee协调器，ZigBee协调器接收到信息后，转发给指定的ZigBee模块，由此来完成节点之间的无线通信。

在一个实施例中，ARM控制器平台采用基于ARM体系结构S5PV210开发板作为主控制平台，使用S5PV210开发板上的USB接口与计算机相连，通过交叉编译能操作S5PV210开发板，并作为调试接口使用，使用串口RS232作为开发板与ZigBee协调器互相通信的接口。

嵌入式Web服务器，为连接工厂内部的ZigBee网络与外部广域网的桥梁，信息在嵌入式Web服务器和工厂内部的ZigBee网络之间双向传递。

云服务器300包括三项工作：一、接收ZigBee网络送来的传感器信息数据，并对其进行解析、保存；二、根据预先设定，适时将控制命令通过网络发送回ZigBee网络，实现实时控制、定时控制、智能控制；三、提供网页交互界面，供用户监控工厂设备的状态，控制相应设备。

在本实施例中，所述智能终端100包括服务器模块110、通信模块120、内部接口模块130、外部接口模块140、协议转换模块150、电源模块170、电源监控模块180以及语音播报模块160；所述内部接口模块130与所述云服务器300通信连接；所述外部接口模块140与所述工厂设备通信；所述协议转换模块150用于对所述外部接口模块140接收的数据进行协议转换处理，通过所述外部接口模块140将经过协议转换处理的数据相应地发送给工厂设备，从而使得智能终端100与工厂设备能够实现数据交互。

所述服务器模块110还与所述电源监控模块180和所述语音播报模块160连接。所述电源监控模块180还与所述电源模块170连接，所述电源模块170为所述智能终端100提供电源。

在一个或多个实施例中，所述智能终端100具有数据处理功能、网络通信功能和数据存储等功能，所述智能终端100中的协议转换模块150用于协议转换处理和数据转发交互，该协议转换模块150借助数据转发交互功能与内部接口模块130、外部接口模块140进行数据交互，从而使得智能终端100与云服务器300进行数据交互。

通过服务器模块110调用智能终端100的通信模块120进行数据交互。智能终端100与云服务器300进行数据交互方式如下；

当智能终端100需要向云服务器300发送数据时，服务器模块110通过通信模块120将该数据发送给对内部接口模块130，该协议转换模块150对内部接口模块130接收到的数据进行协议转换，转换后的数据经由外部接口模块140发送给云服务器300；

当云服务器300需要向智能终端100发送数据时，外部接口模块140接收该数据，该协议转换模块150对外部接口模块140接收到的数据进行协议转换，转化后的数据经由所述内部接口模块130、通信模块120发送给智能终端100。

在一个优选的实施例中，所述服务器模块110中的中央处理器采用型号为msp430F5438的微处理器板，所述中央处理器还连接flash存储器和时钟电路。

所述语音播报模块160连接在所述微处理器板的P3口，并由所述微处理器板提供3.3V电压，所述语音播报模块160为用户提供语音提醒。

在一个优选的实施例中，所述电源模块170用于为智能终端100提供外部电源、对智能终端100的内置电池进行充电。

优选的，所述智能终端100还包括用于对所述电源模块170的来电和断电进行监控的电源监控模块180，所述电源监控模块180用于当所述电源模块170断电或者来电，将所述断电或者来电信息发送给所述服务器模块110从而触发所述服务器模块110根据接收到的信息进行相应的处理。

在一个实施例中，当电源模块170突然断电时，所述电源监控模块180检查现场的电源模块170情况，判断是否为电源模块170出现故障，如果不是电源模块170出现故障，服务器模块110借助通信模块120发出控制信号给电源监控模块180，以进行合闸操作，或者通过语音播报模块160通知用户进行合闸操作；如果电源模块170出现故障，服务器模块110借助语音播报模块160通知用户，或者通过通信模块120发出控制信号以控制工厂设备自动切换到备用电源；在电源模块170恢复来电时，服务器模块110借助通信模块120或者语音播报模块160通知用户，或者根据用户的设定将处于应急状态下的设备恢复正常。

优选的，所述智能终端100为一个或多个；当所述智能终端100为多个时，所述智能终端100采用备份机制和/或采用分布式数据处理机制。

与现有技术相比，本发明对智能终端100进行改造，从而解决了目前智能终端100与其所不支持的工厂设备之间的数据交互问题,并简化了现有物联网系统的结构，有利于系统的升级、改造。本发明利用智能终端100所具有的强大的数据处理能力、通信能力、存储能力和声音等表现能力，通过在智能终端100中增加服务器模块110，由服务器模块110进行资源调用、配置管理等，从而将智能终端100改造成物联网应用的核心服务处理器，有利于系统升级、改造方便，能够满足各种物联网应用及场景的需求本方案。

除此之外，本发明基于ARM与ZigBee网络的工业物联网智能系统，提供了各种设备传感器节点与ZigBee协调器、ZigBee协调器与微处理器板等控制设备之间的通信，提高了智能工厂控制系统的可扩展性与可剪裁性，降低了成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种应用于工业的物联网智能系统，其特征在于，所述物联网智能系统包括依次连接的智能终端、嵌入式服务器以及云服务器；

所述嵌入式服务器用于控制所述智能终端与所述云服务器的通信连接；

所述智能终端还通过无线网络与工厂设备建立通信连接；

所述云服务器用于管理、存储与传输所述物联网智能系统的数据；

所述智能终端包括服务器模块、通信模块、内部接口模块、外部接口模块以及协议转换模块；

所述内部接口模块与所述云服务器通信连接，所述外部接口模块与所述工厂设备通信连接；

所述协议转换模块用于对所述外部接口模块接收的数据进行协议转换处理，通过所述外部接口模块将经过协议转换处理的数据相应地发送给工厂设备，从而使得智能终端与工厂设备能够实现数据交互。

2.根据权利要求1所述的应用于工业的物联网智能系统，其特征在于，所述嵌入式服务器是基于ARM控制器平台的Web服务器。

3.根据权利要求1所述的应用于工业的物联网智能系统，其特征在于，所述无线网络为ZigBee网络。

4.根据权利要求1所述的应用于工业的物联网智能系统，其特征在于，所述智能终端为一个或多个；当所述智能终端为多个时，所述智能终端采用备份机制和/或采用分布式数据处理机制。

5.根据权利要求1所述的应用于工业的物联网智能系统，其特征在于，所述服务器模块中的中央处理器采用型号为msp430F5438的微处理器板，所述中央处理器还连接flash存储器和时钟电路。

6.根据权利要求5所述的应用于工业的物联网智能系统，其特征在于，所述智能终端还包括语音播报模块；所述语音播报模块连接在所述微处理器板的P3口，并由所述微处理器板提供3.3V电压。

7.根据权利要求1所述的应用于工业的物联网智能系统，其特征在于，所述智能终端还包括电源模块，所述电源模块为所述智能终端提供电源。

8.根据权利要求1所述的应用于工业的物联网智能系统，其特征在于，所述智能终端还包括电源监控模块，所述电源监控模块用于将电源模块断电或者来电的信息发送给所述服务器模块从而触发所述服务器模块根据接收到的信息进行相应的处理。