CN213305444U - 基于dtu远程无线监控数据传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及的基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：包括DTU设备，客户端，移动网络端，无线网络端，后台中心处理端，所述DTU设备包括DTU设备模块，电源适配器，4G天线，串口接线；所述客户端包括手机APP，电脑，中控室等用户终端设备；所述移动网络端包括局域网，以太网，GPRS,所述无线网络端包括3G，4G无线网络数据传输单元；所述后台中心处理端包括PLC服务器，该系统支持移动联通双运营商网络，使用4G网络，网络覆盖性广，可自由配置上位服务器，不限制使用行业，DTU设备模块内部配置的注册包和心跳包，使用者可灵活区分具体设备，不限制传输数据量，且其中的DTU设备体积小，安装方便，应用十分广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于DTU远程无线监控数据传输系统，属于物联网技术领域，用来对数据进行远程传输。
背景技术
目前，DTU(Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。DTU广泛应用于气象、水文水利、地质等行业。其他产品2G网络，数据传输速度慢，信号覆盖性强度弱。DTU的硬件组成部分主要包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块，其中DTU具有组网迅速灵活，建设周期短、成本低；网络覆盖范围广；安全保密性能好；链路支持永远在线、按流量计费、用户使用成本低的优点，然而现有的DTU设备在使用过程中，与控制室的控制台进行连接，可能会出现数据丢包的现象，降低了对运行设备的时效性和稳定性。
实用新型内容
本实用新型的目的是利用对设备的参数设置实现串口到网络的双向数据透明传输，解决运行设备的时效性低和数据丢失等问题的提供一种基于DTU远程无线监控数据传输系统。
本实用新型所提出的基于DTU远程无线监控数据传输系统，包括DTU设备，客户端，移动网络端，无线网络端，后台中心处理端，所述DTU设备包括DTU设备本体，电源适配器，4G天线，串口接线；所述客户端包括手机APP，电脑，中控室等用户终端设备；所述移动网络端包括局域网，以太网，所述无线网络端包括GPRS,3G， 4G无线网络数据传输单元；所述后台中心处理端包括PLC服务器。
所述无线网络数据传输单元支持TCP、UDP、MQTT连接，包含TCP，UDP，DNS，MQTT网络协议，所述无线网络数据传输单元用于接入互联网；TCP、UDP、MQTT与中心处理端PLC服务器的服务器单元连接，服务器单元与串行接口单元和指令单元连接，所述PLC服务器用于处理网络数据，同时运行AT指令集单元协议； AT指令集单元与服务器单元连接，所述AT指令单元用于基站获取定位信息和查询，设置串口、网络参数，短信参数和数据的上传和下发。
所述AT指令集单元包括串口AT指令，网络AT指令，短信AT 指令。
所述串行接口单元用来与客户设备端连接并传输指令和数据，以及信号电平转换；电平转换单元与串行接口单元连接，所述电平转换单元用于RS-485/RS-232的电平转换。
所述DTU设备串口参数设置为，端口数两个分别为RS-232口和RS-485口，所述RS-232接口标准为DB9孔式，RS-485接口标准为2线(A+,B-)波特率1200bps～115200bps，所述RS232 口和RS485口同属一个UART口，不可以同时使用，所述数据位参数为7，8，停止位为1，2，校验位为None，Even，Odd。
所述设备天线接口为50欧姆/SMA-K阴头，设备接口SIM卡为1.8V/3V。
所述无线网络端网络标准频段为GSM B3/8，CDMA1X CDMA EVDO，WCDMA B1，TDS-CDMA B34/B39，LTE FDDB1/3，LTE TDD B38/39/40/41，网络链接数为4路，每路发送缓存为40K字节。
所述DTU上设置有四个状态指示灯，分别是POWER，WORK， GPRS，LINK。
所述DTU设备内部还设置有注册包和心跳包。
本实用新型所提出的基于DTU远程无线监控数据传输系统通过DTU设备的串行接口和插入的SIM卡，利用4G网络相互传输数据并通过简单的AT指令进行设置，可轻松实现串口到网络的双向数据透明传输。主要实现串口端与TCP Server端的网络透传功能，用户的串口设备，可以通过DTU模块发送数据到网络上指定的服务器， DTU模块也可以接收来自服务器的数据，并将信息转发至串口设备，该DTU远程无线监控数据传输系统支持2G/3G/4G全网络；支持 2G/3G/4G移动、联通手机卡及物流网卡；支持4个独立网络连接均支持TCP、UDP、MQTT连接，且每路连接支持10KB数据缓存，连接异常断线时可选择缓存数据不丢失；该DTU系统还支持注册包、心跳包功能，并支持多种工作模式如：短信透传模式、网络透传模式，还可支持远程固件升级，并支持自定义状态上报，具有双模和五模通讯可供选择，该系统中的DTU设备体积小，安装方便，支持移动联通双运营商网络，使用4G网络，网络覆盖性广，可自由配置上位服务器，不限制使用行业，模块内部配置的注册包和心跳包，使用者可灵活区分具体设备，不限制传输数据量，应用广泛。
附图说明
附图1是本实用新型所提出的基于DTU远程无线监控数据传输系统实施例的硬件结构连接示意图；
附图2为本实用新型所提出的基于DTU远程无线监控数据传输系统实施例的测试数据流程结构示意图；
附图3为DTU设备内部模块结构图；
附图4为DTU数据透传模式实施例结构示意图；
附图5为DTU短信透传模式实施例结构示意图。
具体实施方式
参见图1至图5，这五个图给出了本实用新型所提出的基于 DTU远程无线监控数据传输系统的一个整体流程示意图，该系统包括包括DTU设备1，客户设备端2，移动网络端3，无线网络端4，后台中心处理端5，所述DTU设备端包括DTU设备模块11，电源适配器12，4G天线13，串口接线14；所述客户设备端包括手机 APP，电脑，中控室等用户终端设备；所述移动网络端包括局域网，以太网，GPRS,所述无线网络端包括3G，4G无线网络数据传输单元；所述后台中心处理端包括PLC服务器。其中无线网络数据传输单元支持TCP、UDP、MQTT连接，包含TCP，UDP，DNS，MQTT 网络协议，所述无线网络数据传输单元用于接入互联网；TCP、UDP、MQTT与中心处理端PLC服务器的服务器单元连接，服务器单元与串行接口单元和指令集单元连接，所述PLC服务器用于处理网络数据，同时运行AT指令集单元协议，所述AT指令集单元用于基站获取定位信息和查询，设置串口、网络参数，短信参数和数据的上传和下发。
其中AT指令模式表示，当模块工作在短信透传、网络透传两种工作模式的任何一种时，可以通过向模块的串口发送特定指令(+++ 不带回车换行)，让模块切换至“指令模式”。当完成在“指令模式”下的操作后，通过发送特定指令(ATO带回车换行)让模块重新返回之前的工作模式。所述AT指令集单元包括串口AT指令，网络AT 指令，短信AT指令，串口AT指令是指工作在透传模式下，不需要切换到指令模式，可以使用AT指令方法查询和设置参数；网络AT 指令是指工作在透传模式下，通过网络发送密码加AT指令的方式去设置和查询参数；短信AT指令是指使用短信的方式去查询和配置模块的参数，方便用户进行远程设置参数。
所述串行接口单元用来与客户设备端连接并传输指令和数据，以及信号电平转换；电平转换单元与串行接口单元连接，所述电平转换单元用于RS-485/RS-232的电平转换。所述DTU设备串口参数设置为，端口数两个分别为RS-232口和RS-485口，所述RS-232 接口标准为DB9孔式，RS-485接口标准为2线(A+,B-)波特率1200bps～115200bps，所述RS232口和RS485口同属一个 UART口，不可以同时使用，所述数据位参数为7，8，停止位为1， 2，校验位为None，Even，Odd。
所述DTU设备天线接口为50欧姆/SMA-K(阴头)，设备接口SIM卡为1.8V/3V，其中网络标准频段为GSM B3/8，CDMA1X CDMA EVDO，WCDMA B1，TDS-CDMA B34/B39，LTE FDDB1/3，LTE TDD B38/39/40/41，网络链接数为4路，每路发送缓存为40K字节。该4路Socket连接，它们是相互独立的，该DTU设备目前支持作为TCP Client或UDPClient；还支持 MQTT连接，当进行MQTT透传模式时，设置相应的MQTT参数，包括ClientID，服务器IP，服务器端口，用户名，密码以及推送订阅的主题等。
所述DTU上设置有四个状态指示灯，分别是POWER，WORK， GPRS，LINK，其中POWER表示是否已上电，并且正常上电后常亮；WORK表示是否已工作，并且正常上电后闪烁；GPRS表示 GPRS网络挂载并且挂载GPRS网络后常亮该指示灯常亮；LINK 代表Socket连接指示并且连接建立后常亮。
所述DTU模块内部还设置有注册包和心跳包，在网络透传模式下，用户可以选择让DTU设备模块向服务器发送注册包，为了让服务器能够识别数据来源设备，或作为获取服务器功能授权的密码，注册包可以在模块与服务器建立连接时发送，也可以在每个数据包的最前端拼接入注册包数据，作为一个数据包。注册包的数据可以是 ICCID码，IMEI码或自定义注册数据，注册参考AT指令为：指令名称AT+DTUID，指令功能为查询/设置注册包，默认参数： +DTUID:0,0,0,"tas002"。在网络透传模式下，用户还可以选择让模块发送心跳包，心跳包可以向网络服务器端发送。由于TCP本身的KEEPALIVE功能只用于保活但它检测不到机器断电、网线拔出、防火墙等的网络断线的情况，并且逻辑层处理断线会很复杂，所以该系统DTU内部模块选择向网络发送心跳的机制，来检测模块与服务器连接是否正常，当连接异常时，模块会检测到无法正常发送心跳包数据到服务器端，持续2分钟发送失败，模块认为连接异常，将尝试重新接入服务器。其中心跳包参考AT指令为，指令名称： AT+KEEPALIVE，指令功能：查询/设置心跳包、应答机制等，默认参数0,0,www.tastek.cn。
在进行测试前，按图1进行硬件连接，电脑串口连接到DTU 设备的串口上，有些电脑可能没有硬件串口，可以使用USB转 RS232线进行连接。数据传输设置，向DTU设备模块卡槽内放置 SIM卡，按照图1的方式连接到电脑串口。打开设置软件，首先选择RS232的串口号、波特率等参数，并打开串口，该系统配置的电源适配器给12给DTU设备供电，POWER灯亮起，WORK灯闪烁，等待GPRS指示灯和LINK指示灯亮起后进行下一步操作，待LINK灯亮起后，通过RS232串口，给模块发送数据，例如，发送“www.tastek.cn”，稍后，会在软件的接收窗口，收到测试服务器返回的“www.tastek.cn”，表示测试成功。
TCP/UDP透传模式，如图4，该模式下用户的串口设备可以通过本DTU设备模块发送数据到网络上指定的服务器，DTU设备模块也可以接收服务器的数据，并将信息转发至串口设备，用户不需要关注串口数据与网络数据包之间的数据转换过程，只需通过具体的参数设置，即可实现设备与网络服务器之间的数据透明通信。
当进行短信透传模式时，如图5，在此模式下，用户的串口设备发送的数据，可以通过短信形式发到指定的手机上，也可以接受来自指定手机的短信息，并将信息转发至串口设备，用户不需要关注串口数据与短信息之间的数据转换过程，只需通过简单的参数设置，即可实现手机与串口设备之间的数据透明通信。其中串口的基本参数为：
波特率2400，4800，9600，14400，19200，38400，57600， 115200；数据位7,8；停止位1,2；校验位NONE(无校验位)， EVEN(偶校验)，ODD(奇校验)。采用基于DTU远程无线监控数据传输系统支持移动联通双运营商网络，使用4G网络，网络覆盖性广，可自由配置上位服务器，不限制使用行业，DTU设备模块内部配置的注册包和心跳包，使用者可灵活区分具体设备，不限制传输数据量，且其中的DTU设备体积小，安装方便，应用十分广泛。
Claims (9)
1.基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：包括DTU设备，客户端，移动网络端，无线网络端，后台中心处理端，所述DTU设备包括DTU设备模块，电源适配器，4G天线，串口接线；所述客户端包括手机APP，电脑，中控室等用户终端设备；所述移动网络端包括局域网，以太网，GPRS,所述无线网络端包括3G，4G无线网络数据传输单元；所述后台中心处理端包括PLC服务器。
2.根据权利要求1所述的基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：所述无线网络数据传输单元支持TCP、UDP、MQTT连接，包含TCP，UDP，DNS，MQTT网络协议，所述无线网络数据传输单元用于接入互联网；TCP、UDP、MQTT与中心处理端PLC服务器的服务器单元连接，服务器单元与串行接口单元和指令集单元连接，所述PLC服务器用于处理网络数据，同时运行AT指令集单元协议，所述AT指令集单元用于基站获取定位信息和查询，设置串口、网络参数，短信参数和数据的上传和下发。
3.根据权利要求2所述的基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：所述AT指令集单元包括串口AT指令，网络AT指令，短信AT指令。
4.根据权利要求2所述的基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：所述串行接口单元用来与客户设备端连接并传输指令和数据，以及信号电平转换；电平转换单元与串行接口单元连接，所述电平转换单元用于RS-485/RS-232的电平转换。
5.根据权利要求1所述的基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：所述DTU设备串口参数设置为，端口数两个分别为RS-232口和RS-485口，所述RS-232接口标准为DB9孔式，RS-485接口标准为2线(A+,B-)波特率1200bps～115200bps，所述RS232口和RS485口同属一个UART口，不可以同时使用，数据位参数为7，8，停止位为1，2，校验位为None，Even，Odd。
6.根据权利要求1所述的基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：所述DTU设备天线接口为50欧姆/SMA-K阴头，设备接口SIM卡为1.8V/3V。
7.根据权利要求1所述的基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：所述无线网络端网络标准频段为GSM B3/8，CDMA1X CDMA EVDO，WCDMA B1，TDS-CDMA B34/B39，LTEFDDB1/3，LTE TDD B38/39/40/41，网络链接数为4路，每路发送缓存为40K字节。
8.根据权利要求1所述的基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：所述DTU上设置有四个状态指示灯，分别是POWER，WORK，GPRS，LINK。
9.根据权利要求1所述的基于DTU远程无线监控数据传输系统，其特征在于：所述DTU设备内部还设置有注册包和心跳包。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: DTU based remote wireless monitoring data transmission system Effective date of registration: 20231113 Granted publication date: 20210528 Pledgee: Shenyang Science and technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: Huichuang Electrical Equipment Manufacturing Co.,Ltd. Registration number: Y2023210000282 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |