CN111158275A - 一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置 - Google Patents

一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置 Download PDF

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Abstract

一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，包括电源模块(1100)、主机(1200)和操作终端(1300)，其中，主机(1200)是系统的核心，电源模块(1100)面向系统提供电源输出，通过数字/模拟接口与主机(1200)进行通信，操作终端(1300)是面向用户的人机交互接口，通过json格式的文件实现与主机(1200)之间的数据传输，通过Web页面的方式实现与用户之间的人机交互。本发明使液位计设备的数据可以及时的通过BLE传输给所述装置，进而上传到Web服务器，使用户可以通过Web页面及时的获取相关信息并进行操作。

Description

一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置
技术领域
本发明属于蓝牙通信领域，尤其涉及一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置。
背景技术
低功耗蓝牙(BLE，Bluetooth Low Energy)是蓝牙4.0核心规格的一部分，相较经典蓝牙，低功耗蓝牙在保持同等通讯范围的同时显著的降低功耗和成本，因为BLE连接速度非常快，所以设备长期处于“非连接”状态，只有必要时才会进行通信。Web服务器可以把数据显示在网页上，建立良好的人机交互平台，使数据具有更好的可读性，也方便用户通过Web页面操作设备。Modbus是一种串行的通信协议，现已成为工业领域通信协议的业界标准，也是工业电子设备直接常用的连接方式。JSON(JavaScript Object Notation)是一种轻量级的数据交换格式，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得JSON成为理想的数据交换语言。易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。
对于内置蓝牙的液位计设备，缺乏有效的与其通信的装置，液位计设备采集到的信息无法快速上传，因此需要一种快速，简便，可靠性高的方法获取液位计的信息。
发明内容
为了针对液位计设备缺乏有效的与其通信的装置，采集到的信息无法快速上传的不足，本发明采用蓝牙适配器与内置BLE模块的液位计设备进行连接，采用Modbus协议对液位计设备进行数据的读写，并把读取到的数据上传至Web服务器端，完成对液位计设备的数据的快速读写和显示。按照本发明的流程同样适用于其他液位计设备数据的读写。
为了解决上述技术问题本发明提供如下的技术方案：
一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，包括电源模块(1100)、主机(1200)和操作终端(1300)，其中，主机(1200)是系统的核心，电源模块(1100)面向系统提供电源输出，所述电源模块(1100)通过数字/模拟接口与主机(1200)进行通信，操作终端(1300)是面向用户的人机交互接口，所述操作终端(1300)通过json格式的文件实现与主机(1200)之间的数据传输，通过Web页面的方式实现与用户之间的人机交互。
进一步，所述电源模块(1100)支持直流宽电源输入，包括电源转换输出功能电路；所述电源转换输出功能电路支持12V电源输入，5V、3.3V电源输出，向主机(1200)提供12V/2A直流输出。
再进一步，所述主机(1200)是系统的核心部分，采用ARM架构，包括微处理器(1201)、以太网模块(1202)、WI-FI模块(1203)、4G模块(1204)、USB模块(1205)、蓝牙通信模块(1206)、SD卡存储模块(1207)和系统程序存储模块(1208)，实现Web服务器端和蓝牙设备端数据收发与处理，系统网络控制和无线通信连接控制。
所述微处理器(1201)是系统的核心控制单元，采用ARM架构；系统启动时，微处理器(1201)自动开启所述WI-FI模块(1203)、所述4G模块(1204)和所述蓝牙通信模块(1206)，并启动Web服务器(1301)。系统工作时，微处理器(1201)处理Web服务器端和蓝牙设备端数据的解析和整合，同时处理数据的接收和发送。
所述以太网模块(1202)为装置提供网线插口，使设备可以通过网线连接以太网，使用户可以通过网线访问Web页面，与Web服务器通信。
所述WI-FI模块(1203)为装置提供无线通信功能，使装置可以配置为AP模式和Station模式，当所述WI-FI模块(1203)设置为Station模式时，用户可以连接装置建立的WIFI热点。当所述WI-FI模块(1203)设置为station模式时，装置可以连接用户建立的WIFI热点，进而使用户可以访问Web页面，与Web服务器通信。
所述4G模块(1204)为装置提供4G网络服务，使装置可以建立4G网络与以太网通信，使用户可以访问Web页面，与Web服务器通信。
所述USB模块(1205)为装置与所述蓝牙通信模块(1206)的接口，为装置接入蓝牙通信模块(1206)。
所述蓝牙通信模块(1206)用于和液位计设备进行通信，为USB接口，采用BLE工作方式，根据Modbus协议，在读取数据时，读取液位计设备相关寄存器的数据。在写入数据时，向液位计设备相关寄存器写入要更改的数据。
所述SD卡存储模块(1207)用于存储系统内核及文件系统，作为装置的启动区域，通过SD卡控制器接口与所述微处理器(1201)进行通信。
所述系统程序存储模块(1208)采用大容量NAND FLASH芯片，通过所述微处理器(1201)的外部存储器接口与所述微处理器(1201)进行通信。
所述操作终端(1300)作为人机交互接口，包括Web服务器(1301)和Web页面(1302)；该终端面向用户提供液位计设备的设备名称、设备状态、液位高度、剩余容量等信息。也为用户提供修改液位计设备名称、液位计工作方式和液位计设备序列号等功能，使用户可以简单快捷的读取信息和对液位计设备参数进行修改，并将数据整合发送给所述主机(1200)。
所述Web服务器(1301)在所述微处理器(1201)上进行搭建，为装置提供Web页面功能，使用户可以访问Web页面。当用户读取液位计设备时，Web服务器(1301)读取所述微处理器(1201)存储的json文件格式的液位计的相关信息，提取所需的数据上传给所述Web页面(1302)进行显示。当用户对液位计设备进行写操作时，Web服务器(1301)对所述Web页面(1302)下发的命令进行处理，提取需要的数据，保存为json格式的文件，传递给微处理器。
所述Web页面(1302)为装置建立良好的人机交互页面，向用户提供液位计设备的设备名称、设备状态、液位高度、剩余容量等信息。也为用户提供修改液位计设备名称、液位计工作方式和液位计设备序列号等功能，使用户可以简单快捷的读取信息和对液位计设备参数进行修改。
本发明的有益效果为：本发明公开了一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，本发明设计了多种通信方式，解决了液位计设备缺乏有效的与其通信的装置，采集到的信息无法快速上传的不足，使液位计设备的数据可以及时的通过BLE传输给所述装置，进而上传到Web服务器，使用户可以通过Web页面及时的获取相关信息并进行操作。
附图说明
图1为基于BLE和Web服务器的液位计读写装置的整体结构示意图。
图2为基于BLE和Web服务器的液位计读写装置的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明：
参照图1和图2，一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，包括电源模块(1100)、主机(1200)和操作终端(1300)，其中，主机(1200)是系统的核心，电源模块(1100)面向系统提供电源输出，所述电源模块(1100)通过数字/模拟接口与主机(1200)进行通信，操作终端(1300)是面向用户的人机交互接口，所述操作终端(1300)通过json格式的文件实现与主机(1200)之间的数据传输，通过Web页面的方式实现与用户之间的人机交互。
所述电源模块(1100)支持直流宽电源输入，包括电源转换输出功能电路；所述电源转换输出功能电路支持12V电源输入，5V、3.3V电源输出，向主机(1200)提供12V/2A直流输出。
所述主机(1200)是系统的核心部分，采用ARM架构，主要包括微处理器(1201)、以太网模块(1202)、WI-FI模块(1203)、4G模块(1204)、USB模块(1205)、蓝牙通信模块(1206)、SD卡存储模块(1207)和系统程序存储模块(1208)，实现Web服务器端和蓝牙设备端数据收发与处理，系统网络控制和无线通信连接控制。
所述微处理器(1201)是系统的核心控制单元，采用ARM架构；系统启动时，微处理器(1201)自动开启所述WI-FI模块(1203)、所述4G模块(1204)和所述蓝牙通信模块(1206)，并启动Web服务器(1301)。系统工作时，微处理器(1201)处理Web服务器端和蓝牙设备端数据的解析和整合，同时处理数据的接收和发送。
所述以太网模块(1202)为装置提供网线插口，使设备可以通过网线连接以太网，使用户可以通过网线访问Web页面，与Web服务器通信。
所述WI-FI模块(1203)为装置提供无线通信功能，使装置可以配置为AP模式和Station模式，当所述WI-FI模块(1203)设置为Station模式时，用户可以连接装置建立的WIFI热点。当所述WI-FI模块(1203)设置为station模式时，装置可以连接用户建立的WIFI热点，进而使用户可以访问Web页面，与Web服务器通信。
所述4G模块(1204)为装置提供4G网络服务，使装置可以建立4G网络与以太网通信，使用户可以访问Web页面，与Web服务器通信。
所述USB模块(1205)为装置与所述蓝牙通信模块(1206)的接口，为装置接入蓝牙通信模块(1206)。
所述蓝牙通信模块(1206)用于和液位计设备进行通信，为USB接口，采用BLE工作方式，根据Modbus协议，在读取数据时，读取液位计设备相关寄存器的数据。在写入数据时，向液位计设备相关寄存器写入要更改的数据。
所述SD卡存储模块(1207)用于存储系统内核及文件系统，作为装置的启动区域，通过SD卡控制器接口与所述微处理器(1201)进行通信。
所述系统程序存储模块(1208)采用大容量NAND FLASH芯片，通过所述微处理器(1201)的外部存储器接口与所述微处理器(1201)进行通信。
所述操作终端(1300)作为人机交互接口，主要包括Web服务器(1301)和Web页面(1302)；该终端面向用户提供液位计设备的设备名称、设备状态、液位高度、剩余容量等信息。也为用户提供修改液位计设备名称、液位计工作方式和液位计设备序列号等功能，使用户可以简单快捷的读取信息和对液位计设备参数进行修改，并将数据整合发送给所述主机(1200)。
所述Web服务器(1301)在所述微处理器(1201)上进行搭建，为装置提供Web页面功能，使用户可以访问Web页面。当用户读取液位计设备时，Web服务器(1301)读取所述微处理器(1201)存储的json文件格式的液位计的相关信息，提取所需的数据上传给所述Web页面(1302)进行显示。当用户对液位计设备进行写操作时，Web服务器(1301)对所述Web页面(1302)下发的命令进行处理，提取需要的数据，保存为json格式的文件，传递给微处理器。
所述Web页面(1302)为装置建立良好的人机交互页面，向用户提供液位计设备的设备名称、设备状态、液位高度、剩余容量等信息。也为用户提供修改液位计设备名称、液位计工作方式和液位计设备序列号等功能，使用户可以简单快捷的读取信息和对液位计设备参数进行修改。
该装置实现对液位计设备的实时监测，当用户没有发出操作指令时，装置循环读取液位计设备的数据，当用户发出操作指令是，装置读取Web页面下发的指令，经过一系列操作向液位计设备发出操作指令，从而解决了液位计设备缺乏有效的与其通信的装置，采集到的信息无法快速上传的不足，使得采集到的液位计设备的相关数据快速准确的显示到Web页面上，使用户可以通过Web页面及时的获取相关信息并进行操作。
图2是一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置的工作流程示意图，包括如下步骤：
首先，装置进行初始化，微处理器(1201)通过所述SD卡存储模块(1207)启动系统，自动开启所述WI-FI模块(1203)、所述4G模块(1204)和所述蓝牙通信模块(1206)，并启动Web服务器(1301)。
进一步的，判断用户是否发送了向液位计写入数据的命令，若没有发送命令，则装置进入读取液位计设备数据的流程。若有发送命令，则装置进入向液位计写数据的流程。
所述读取液位计数据的流程，具体步骤为：
首先，蓝牙通信模块(1206)根据Modbus协议，读取液位计数据并传递给微处理器(1201)；
进一步的，微处理器(1201)对数据进行解析，将符合Modbus协议的十六进制字符串数据解析，得到液位计设备相关的数据参数，并将这些数据打包成json格式的文件传递保存到系统程序存储模块(1208)，并传递给Web服务器(1301)；
进一步的，Web服务器(1301)对json格式的文件进行解析，提取液位计相关的数据参数，并将数据上传给Web页面(1302)；
进一步的，Web页面(1302)读取Web服务器(1301)上传的数据进行显示，使用户可以通过Web页面及时的获取相关信息；
所述向液位计写数据的流程，具体步骤为：
首先，用户发出操作液位计的指令；
进一步的，Web页面(1302)将用户的操作指令下发到Web服务器；
进一步的，Web服务器(1301)读取Web页面(1302)下发的数据，并将数据打包成json格式的文件，传递给微处理器(1201)，保存到系统程序存储模块(1208)。
进一步的，微处理器(1201)对Web服务器(1301)保存到系统程序存储模块(1208)的json格式的文件进行解析，提取需要修改的信息，并整合成符合Modbus协议的十六进制字符串，传递给蓝牙通信模块(1206)。
进一步的，蓝牙通信模块(1206)根据Modbus协议，把微处理器(1201)传递的数据写入液位计设备相应的寄存器中。
装置执行一次读取或写入操作后，会继续判断用户是否发出操作液位计指令，重复上述流程。
上述实施方式为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的修改、替代、组合、裁剪，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于：所述液位计读写包括电源模块(1100)、主机(1200)和操作终端(1300)，其中，主机(1200)是系统的核心，电源模块(1100)面向系统提供电源输出，所述电源模块(1100)通过数字/模拟接口与主机(1200)进行通信，操作终端(1300)是面向用户的人机交互接口，所述操作终端(1300)通过json格式的文件实现与主机(1200)之间的数据传输，通过Web页面的方式实现与用户之间的人机交互。
2.根据权利要求1所述的一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于，所述电源模块(1100)支持直流宽电源输入，包括电源转换输出功能电路；所述电源转换输出功能电路支持12V电源输入，5V、3.3V电源输出，向主机(1200)提供12V/2A直流输出。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于，所述主机(1200)是系统的核心部分，采用ARM架构，包括微处理器(1201)、以太网模块(1202)、WI-FI模块(1203)、4G模块(1204)、USB模块(1205)、蓝牙通信模块(1206)、SD卡存储模块(1207)和系统程序存储模块(1208)，实现Web服务器端和蓝牙设备端数据收发与处理，系统网络控制和无线通信连接控制。
4.根据权利要求3所述的一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于，所述微处理器(1201)，是系统的核心控制单元，采用ARM架构；系统启动时，所述微处理器(1201)自动开启所述WI-FI模块(1203)、所述4G模块(1204)和所述蓝牙通信模块(1206)，并启动Web服务器(1301)，系统工作时，所述微处理器(1201)处理Web服务器端和蓝牙设备端数据的解析和整合，同时处理数据的接收和发送。
5.根据权利要求3所述的一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于，所述以太网模块(1202)，用于为装置提供网线插口，使装置可以通过网线连接以太网，使用户可以通过网线访问Web页面，与Web服务器通信。
6.根据权利要求3所述的一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于，所述WI-FI模块(1203)，用于为装置提供无线通信功能，使装置可以配置为AP模式和Station模式，当所述WI-FI模块(1203)设置为AP模式时，用户可以连接装置建立的WIFI热点，当所述WI-FI模块(1203)设置为station模式时，装置可以连接用户建立的WIFI热点，进而使用户可以访问Web页面，与Web服务器通信。
7.根据权利要求3所述的一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于，所述4G模块(1204)，用于为装置提供4G网络服务，使装置可以建立4G网络与以太网通信，使用户可以访问Web页面，与Web服务器通信；
所述USB模块(1205)，用于为装置与所述蓝牙通信模块(1206)的接口，为装置接入蓝牙通信模块。
8.根据权利要求3所述的一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于，所述蓝牙通信模块(1206)，用于和液位计设备进行通信，为USB接口，采用BLE工作方式，根据Modbus协议，在读取数据时，读取液位计设备相关寄存器的数据，在写入数据时，向液位计设备相关寄存器写入要更改的数据。
9.根据权利要求3所述的一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于，所述SD卡存储模块(1207)，用于存储系统内核及文件系统，作为装置的启动区域，通过SD卡控制器接口与所述微处理器(1201)进行通信；
所述系统程序存储模块(1208)，采用大容量NAND FLASH芯片，用于通过所述微处理器(1201)的外部存储器接口与所述微处理器(1201)进行通信。
10.根据权利要求1所述的一种基于BLE和Web服务器的液位计读写装置，其特征在于，所述操作终端(1300)包括：
Web服务器(1301)，在所述微处理器(1201)上进行搭建，用于为装置提供Web页面功能，使用户可以访问Web页面，当用户读取液位计设备时，Web服务器(1301)读取所述微处理器(1201)存储的json文件格式的液位计的相关信息，提取所需的数据上传给所述Web页面(1302)进行显示，当用户对液位计设备进行写操作时，Web服务器(1301)对所述Web页面(1302)下发的命令进行处理，提取需要的数据，保存为json格式的文件，传递给微处理器；
Web页面(1302)，用于为装置建立良好的人机交互页面，向用户提供液位计设备的设备名称、设备状态、液位高度和剩余容量信息，也为用户提供修改液位计设备名称、液位计工作方式和液位计设备序列号，使用户可以简单快捷的读取信息和对液位计设备参数进行修改。
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