CN117135589A - 一种支持多参数动态配置的物联网监测终端及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种支持多参数动态配置的物联网监测终端及其实现方法，属于物联网领域。该监测终端的多参数动态配置方法为：主控制器通过NB‑IoT电路和蓝牙电路接收来自物联网的网络命令；主控制器读取采集参数匹配传感器通道号，如果通道数量N>0，则需要采集传感器数据网络命令为采集命令，进行下一步，否则，是非采集数据的其他命令，继续等待；根据采集命令通过控制线来控制数据通信帧的发送，接收和控制，以及传感器上电和关闭。当监测需求有调整时，终端可通过软件指令实现传感器接口重构，快速适配多种传感器，不必重新开发新产品，比固定式传感器接入接出操作更加灵活，降低研发和运维成本。
Description
技术领域
本发明属于物联网领域，涉及一种支持多参数动态配置的物联网监测终端及其实现方法。
背景技术
随着化工工业对水污染日趋严重，各级监管部门和民间机构都积极的参与对水环境的保护工作。其中水质监测作为一种具有实效的强制手段，目前已经广泛应用于水环境保护中。
目前主流的水质监测方法是对每一种特点设备开发一种硬件接口电路和一种采集静态指令库，通过此指令库实现通信数据解析，然后把解析后的数据通过监测设备发送给物联网应用系统，这种对每个设备开发静态指令库，开发工作量大，代码维护频繁。每次调整监测参数都要重新开发监测系统。另外，静态指令库不能对数据实时采集和数据动态配置，容易导致施工人员接线误操作，采集数据更新不及时等情况，也不能动态调整传感器数据吞吐量。
因此，亟需一种能支持多参数动态可配置的物联网监测终端的实现方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种支持多参数动态配置的物联网监测终端及其实现方法，以解决传统监测装置与传感器一体化开发，不能灵活配置的问题，利用多接口多电路统一化传感器接口，实现动态配置传感器参数。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种支持多参数动态可配置的物联网监测终端，包括主控制器、多路选择器、N个数据通信电路、N个传感器接口、NB-IoT电路和蓝牙电路等；
所述主控制器通过数据线连接蓝牙电路和NB-IoT电路，接收来自物联网的网络命令；所述主控制器通过控制线控制多路选择器，实现对数据通信电路电源的通断和通信通道的匹配；所述主控制器通过数据线读取传感器测量数据和配置传感器测量参数；所述数据通信电路设置在多路选择器与数据通信电路之间，起隔离保护作用，防止来自监测终端外部的干扰信号通过传感器接口进入多路选择器和主控制器；数据通信电路通过传感器接口连接传感器读写传感器内部数据，并向传感器提供电源。
进一步，N个传感器接口采用统一传感器电气接口，将每个传感器接口统一接线，从而实现多款传感器兼容连接；传感器统一插头线路包括，数据线A，数据线B、电源线、地线和公共端。
进一步，该监测终端的多参数动态配置方法为：主控制器通过NB-IoT电路和蓝牙电路接收来自物联网的网络命令；主控制器读取采集参数匹配传感器通道号，如果通道数量N>0，则需要采集传感器数据网络命令为采集命令，进行下一步，否则，是非采集数据的其他命令，继续等待；根据采集命令通过控制线来控制数据通信帧的发送，接收和控制，以及传感器上电和关闭。例如：0000表示八进制000，S0通道打开，0001表示八进制001，S1通道打开，以此类推。
进一步，假设物联网监测终端有n个通道接口，传感器个数有m个，则通过通道与传感器映射表，配置通道接口和传感器号进行映射，再选择要传感器参数和厂家信息生成单一数据映射表；每次配置映射表都能将要配置的通道号和传感器号进行绑定，从而实现动态配置传感器数据匹配通道的目的。
进一步，所述多参数动态可配置包括传感器类型配置和传感器采集参数配置；其中，传感器类型包括参数名、阈值和读数时长；所述传感器采集参数包括传感器地址、功能码、起始地址、寄存器数量、读取参数格式和参数倍率等值。
本发明的有益效果在于：本发明在不改变软硬件的条件下，可实现一套监测终端设备支持多个传感器设备灵活接入和参数动态配置，并可通过NB-IoT和蓝牙分别实现远程数据传输和本地参数配置。本发明以主控制器为核心，通过数据线、控制线，实现多个传感器设备动态接入、多参数动态配置、多个传感数据采集与上传，并可通过设备蓝牙连接移动设备实现参数本地配置，通过NB-IoT实现数据上传到服务器。当监测需求有调整时，终端可通过软件指令实现传感器接口重构，快速适配多种传感器，不必重新开发新产品，比固定式传感器接入接出操作更加灵活，降低研发和运维成本。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明多参数动态配置的物联网终端的实现方法的总体架构框图；
图2为本发明多参数动态配置的物联网终端的实现方法的软件执行流程。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供一种支持多参数动态配置的物联网监测终端的实现方法，参见图1，物联网监测终端包括用于数据处理的主控制器、多路选择器、数据通信电路(1、...、N)、数据通信电路(1、...、N)，传感器接口(1、...、N)，蓝牙电路和NB-IoT电路等。
具体的，主控制器通过数据线连接蓝牙电路和NB-IoT电路；主控制器通过控制线控制多路选择器，实现对数据通信电路电源的通断和通信通道的匹配；主控制器通过数据线读取传感器测量数据和配置传感器测量参数；数据通信电路的功能是做隔离保护，防止来自监测终端外部的干扰信号通过传感器接口进入多路选择器和主控制器；数据通信电流通过传感器接口连接传感器读写传感器内部数据，并向传感器提供电源。
本发明提供一种多参数动态配置的物联网监测终端的实现方法的软件执行流程，参见图2。物联网监测终端上电开始工作，判断是否接收到网络采集命令，收到采集命令后，提取并存储采集参数信息，为N个采集参数匹配传感器通道号，判断采集通道数量是否大于零，大于零通过控制线接通所有匹配传感器通道号的电源并开始传感器测量，从通道号1开始测量，等待传感器测量参数稳定，稳定后打开n通道读数通道开关，发送通道对应传感器的采集命令，采集到数据存储并上传，随后采集下一个通道传感器，判断采集到的通道传感器是否大于配置的通道，小于的时候设备下一次采集，大于的时候结束本次采集，进入休眠状态T。
具体的，假设物联网监测终端有n个通道接口(这里以n＝5举例说明)，传感器个数有m个(这里以m＝10举例说明)，通过映射表，配置通道接口和传感器号进行映射，再选择要传感器参数和厂家信息生成单一数据映射表。每次配置映射表都可以将要配置的通道号和传感器号进行绑定，从而实现动态配置传感器数据匹配通道的目的。映射表如下表1所示：
表1
| 1通道 | 2通道 | 3通道 | 4通道 | 5通道 | |
| 传感器A | X | ||||
| 传感器B | X | ||||
| 传感器C | |||||
| 传感器D | |||||
| 传感器E | X | ||||
| 传感器F | |||||
| 传感器G | |||||
| 传感器H | |||||
| 传感器I | |||||
| 传感器J |
表1中，1，2，3，4，5表示智能设备的传感器连接通道。A，B，...，J表示不同的传感器号。物联网终端通过识别传感器接口，实现动态传感器匹配。例如：映射表中，选中通道1与传感器A绑定，然后再配置传感器A的配置信息(包含：参数名、报警最大阈值、最小阈值、读数最短通电时间、校准值、传感器地址、功能码、起始地址、寄存器数量、读取参数格式、参数倍率等值)，选择好后保存数据既可实现通道1与传感器的匹配。相应选择通道2与传感器B匹配，通道5与传感器E匹配。最后保存配置，物联网终端保存连接数据，实现多个传感器与多个通道号的映射。
实施例1：
利用本发明的物联网监测终端监测水质情况。
水质监测传感器包括：硝态氮传感器、COD传感器、经典悬浮物传感器、悬浮物污泥浓度传感器、PH传感器、超声波传感器、电导率传感器、氨氮传感器、ORP传感器等。这些传感器主要采集水质的重要参数：水位、流量、流速、PH值、生化需氧量、温度、浑浊度、悬浮物浓度、液体导电率、氮含量等重要参数。这些传感器能够采集水质中的参数，然后通过MODBUS协议将水质数据输出。通过主控制器通过配置传感器设备地址，读取传感器参数的命令，从而获取传感器参数。传感器通过提前编号的通道号通过绑定实现一个通道控制一个传感器器。在配置是设置通道号，水质传感器参数，水质地址等信息即可绑定传感器信息，实现物理连接。主控制器可以通过配置的采集时间进行水质的周期性采集，采集参数数量由传感器可提供的数量，从而实现水质的质量检测，保证数据的实时性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种支持多参数动态配置的物联网监测终端，其特征在于，该监测终端包括主控制器、多路选择器、N个数据通信电路、N个传感器接口、NB-IoT电路和蓝牙电路；
所述主控制器通过数据线连接蓝牙电路和NB-IoT电路，接收来自物联网的网络命令；所述主控制器通过控制线控制多路选择器，实现对数据通信电路电源的通断和通信通道的匹配；所述主控制器通过数据线读取传感器测量数据和配置传感器测量参数；所述数据通信电路设置在多路选择器与数据通信电路之间，起隔离保护作用，防止来自监测终端外部的干扰信号通过传感器接口进入多路选择器和主控制器；数据通信电路通过传感器接口连接传感器读写传感器内部数据，并向传感器提供电源。
2.根据权利要求1所述的物联网监测终端，其特征在于，N个传感器接口采用统一传感器电气接口，将每个传感器接口统一接线，从而实现多款传感器兼容连接；传感器统一插头线路包括，数据线A，数据线B、电源线、地线和公共端。
3.根据权利要求1所述的物联网监测终端，其特征在于，该监测终端的多参数动态配置方法为：主控制器通过NB-IoT电路和蓝牙电路接收来自物联网的网络命令；主控制器读取采集参数匹配传感器通道号，如果通道数量N>0，则需要采集传感器数据网络命令为采集命令，进行下一步，否则，是非采集数据的其他命令，继续等待；根据采集命令通过控制线来控制数据通信帧的发送，接收和控制，以及传感器上电和关闭。
4.根据权利要求3所述的物联网监测终端，其特征在于，假设物联网监测终端有n个通道接口，传感器个数有m个，则通过通道与传感器映射表，配置通道接口和传感器号进行映射，再选择要传感器参数和厂家信息生成单一数据映射表；每次配置映射表都能将要配置的通道号和传感器号进行绑定，从而实现动态配置传感器数据匹配通道的目的。
5.根据权利要求3或4所述的物联网监测终端，其特征在于，所述多参数动态配置包括传感器类型配置和传感器采集参数配置；其中，传感器类型包括参数名、阈值和读数时长；所述传感器采集参数包括传感器地址、功能码、起始地址、寄存器数量、读取参数格式和参数倍率。
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