专利名称：一种使用Android终端控制机械设备的系统及方法
技术领域：
本发明涉及机械控制领域，更具体地说，涉及一种使用Android终端控制机械设备的系统及方法。
背景技术：
随着计算机技术，通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域也正朝着网络信息化的方向发展。控制系统的结构从最初的CCS (计算机集中控制系统)，到第二代的DCS(分散控制系统)，发展到现在流行的FCS (现场总线控制系统)。然而如今对大数据量、高传输率的要求，又催生了以太网和控制网络的结合。这股工业系统控制网络化浪潮又将诸如嵌入式技术，无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间。当今的工业控制领域DCS仍占据着主导地位，但其不具备开放性，布线复杂，费用较高，不同厂家产品的集成存在很大困难。之后虽然FCS凭借其在整体控制和信号传输方面的优越性，解决了网络控制系统的自身可靠性和开放性问题，也成为如今的工业控制领域的一种发展趋势，但FCS本身也是存在着一些问题，制约其应用范围的进一步扩大。主要的问题有:1.总线种类繁多，不同现场适合不同种类，所以很难做到最优化；2.将工业控制网络与数据网络进行无缝集成难度大；3.系统组态参数太多太复杂，并且一旦总线电缆被截断，整个系统就会瘫痪等。Android是Google于2007年11月5日宣布的一种基于Linux平台的开放源代码操作系统，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，主要用于便携设备。2011年第一季度，Android在全球的市场份额首次跃居第一，并持续占有着这个位置。市场占有率就可以很直观的说明An dr ο i d操作系统的可操作性好,稳定性高,而且由于An dr ο i d操作系统的开源性，基于该平台的应用 开发也具有良好的可行性。若能基于Android操作系统和无线通信手段实现工业控制，则有助于解决工业控制领域中现存的上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的控制领域中的采用分散控制系统DCS的不具备开放性、布线复杂、费用较高等缺陷及采用现场总线控制系统FCS具有总线种类繁多、系统复杂等缺陷，提供一种开放性、便捷、高效的实现无线网络与工业控制网络融合的使用Android终端控制机械设备的系统及方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种使用Android终端控制机械设备的方法，包括以下步骤:SUAndroid终端接收用户的操作请求，产生控制数据，并对该控制数据进行编码，将编码后的控制数据通过无线通信方式发送给无线信号接收中转设备；S2、所述无线信号接收中转设备接收所述Android终端发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给受控机械设备的核心控制器；
S3、所述核心控制器接收所述无线信号接收中转设备发送的控制数据，并根据该控制数据对所述受控机械设备进行控制。在本发明所述的使用Android终端控制机械设备的方法中,所述步骤SI进一步包括:S11、所述Android终端通过wifi模块与所述无线信号接收中转设备建立无线连接；S12、所述Android终端通过输入模块接收用户的操作请求,及所述Android终端的处理器根据用户的操作请求产生控制数据，并通过所述Android终端的编码模块对该控制数据采用纠错编码技术进行编码；S13、所述Android终端将所述编码后的控制数据通过wifi模块发送给所述无线信号信号接收中转设备。在本发明所述的使用Android终端控制机械设备的方法中，所述步骤S2进一步包括:S21、所述无线信号接收中转设备与所述核心控制器通过网线连接；S22、所述无线信号接收中转设备通过第一收发模块接收Android终端发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给核心控制器。在本发明所 述的使用Android终端控制机械设备的方法中,所述步骤S3进一步包括:S31、所述核心控制器通过第二收发模块接收无线信号接收中转设备发送的控制数据；S32、所述核心控制器的解码纠错模块以Android终端的编码模块的纠错编码技术为依据，对接收到的控制数据进行解码并纠错，如果解码过程中没有出现错误，或者解码过程中出现错误，但所述解码纠错模块可完成自我纠错，则所解码纠错模块根据所述控制数据产生正确的原码字；如果解码过程中出现错误，且所述解码纠错模块无法完成自我纠错，则该核心控制器通过无线信号接收中转设备向Android终端发送反馈信号，通知Android终端重新发送控制数据；S33、所述核心控制器在解码完成且确认解码正确后，所述核心控制器的控制模块根据解码后的控制数据对所述受控机械设备进行控制。在本发明所述的使用Android终端控制机械设备的方法中，所述Android终端的外壳采用抗噪声干扰材料制成。本发明还构造一种使用Android终端控制机械设备的系统，包括:Android终端，用于接收用户的操作请求，产生控制数据，并对该控制数据进行编码，将编码后的控制数据通过无线通信方式发送给无线信号接收中转设备；无线信号接收中转设备，用于接收所述Android终端发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给受控机械设备的核心控制器；核心控制器，用于接收所述无线信号接收中转设备发送的控制数据，并根据该控制数据对所述受控机械设备进行控制。在本发明所述的使用Android终端控制机械设备的系统中，所述Android终端与所述无线信号接收中转设备建立无线连接；所述Android终端进一步包括:输入模块，用于接收用户的操作请求；
处理器，用于根据用户的操作请求产生控制数据；编码模块，用于对控制数据采用纠错编码技术进行编码；wifi模块，用于将编码后的控制数据发送给所述无线信号接收中转设备。在本发明所述的使用Android终端控制机械设备的系统中，所述无线信号接收中转设备与所述核心控制器通过网线连接，所述无线信号接收中转设备包括:第一收发模块，用于接收所述Android终端发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给核心控制器。在本发明所述的使用Android终端控制机械设备的系统中，所述核心控制器包括:第二收发模块，用于接收无线信号接收中转设备发送的控制数据；
解码纠错模块，用于以Android终端的编码模块的纠错编码技术为依据，对接收到的控制数据进行解码并纠错，如果解码过程中没有出现错误，或者解码过程中出现错误，但所述解码纠错模块可完成自我纠错，则所解码纠错模块根据所述控制数据产生正确的原码字；如果解码过程中出现错误，且所述解码纠错模块无法完成自我纠错，则该核心控制器通过无线信号接收中转设备向Android终端发送反馈信号，通知Android终端重新发送控制数据；控制模块，用于在解码纠错模块解码完成且确认解码正确后，根据解码后的控制数据对所述受控机械设备进行控制。在本发明所述的使用Android终端控制机械设备的系统中，所述Android终端的外壳采用抗噪声干扰材料制成。实施本发明的使用Android终端控制机械设备的系统及方法，具有以下有益效果:Android终端与无线信号接收中转设备之间通过无线通信方式建立，无线信号接收中转设备与核心控制器之间通过有线通信方式建立连接，形成了一个完整的通信环境，用户在Android终端输入控制指令,将控制指令传送给核心控制器,进而实现对外部受控机械设备的控制，在该控制过程中，即发挥了无线通信的优势，实现了操控的灵活性，也利用了有线通信的特点，保证了数据信号传输的安全性和稳定性。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:图1是本发明的使用Android终端控制机械设备的系统的结构框图；图2是本发明的使用Android终端控制机械设备的方法的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，是本发明的使用Android终端控制机械设备的系统结构图，包括:Android终端10、与Android终端10连接的无线信号接收中转设备20、与无线信号接收中转设备20连接的核心控制器30 ;Android终端10，用于接收用户的操作请求，产生控制数据，并对该控制数据进行编码，将编码后的控制数据通过无线通信方式发送给无线信号接收中转设备20 ;无线信号接收中转设备20，用于接收接收Android终端发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给核心控制器30 ;核心控制器30，用于接收无线信号接收中转设备20发送的控制数据，并根据该控制数据对受控机械设备40进行控制。具体的，该核心控制器30可采用iMation核心控制器；在本发明中，采用Android终端10作为控制装置，利用Android操作平台的开源性，可自主设计基于这个平台的操控应用程序，可以更好的突出个性化和自定义性，使得操控性也更具人性化。在Android终端10与无线信号接收中转设备20采用无线通信技术，既降低了数据传输工程建设的成本，也缩短了工程建设的周期。在本发明中采用不受空间地理环境限制的无线网络也让设备应用起来更加便捷。采用上述的使用Android终端控制机械设备的系统，结合Android操作系统和无线通信技术，并将其应用在工业控制领域，具有更好的灵活性和可操作性。进一步的，Android终端10与无线信号接收中转设备20建立无线连接；Android终端10包括:输入模块11，用于接收用户的操作请求；处理器12，用于根据用户的操作请求产生控制数据；编码模块13，用于对控制数据采用纠错编码技术进行编码；具体的，该纠错编码技术如下:在纠错编码过程中，让原码字增加多余码元，扩大原码字之间的差别，使得每个码字的码元间有一定的联系，以保证一个码字在一定数量内的码元出现错误时，不至于错成另一个码字；重新编码完成后，加大发送信号增益；wifi模块14，用于将编码后的控制数据发送给无线信号接收中转设备20。
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进一步的，无线信号接收中转设备20与核心控制器30通过网线连接，用网线将核心控制器30与无线信号接收中转设备20的一个LAN端口相连，该无线信号接收中转设备20是无线路由器；利用无线路由器的AP模式，设置相关参数，作为Android终端10和核心控制器30通信的一个信息中转站。无线信号接收中转设备20包括:第一收发模块21，用于接收Android终端10发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给核心控制器30 ;无线信号接收中转设备20通过有线的通信方式将控制数据转发给核心控制器30，可以提高数据传输的安全可靠性。进一步的，核心控制器30包括:第二收发模块31，用于接收无线信号接收中转设备20发送的控制数据；解码纠错模块32，用于对接收到的控制数据进行解码并纠错，如果有错误，且若在一定范围内可完成自我纠错，得到正确的原码字；若无法完成自我纠错，则该核心控制器通过无线信号接收中转设备20向Android终端10发送反馈信号，让其重新发送控制数据；控制模块33，用于在解码纠错模块解码完成且确认解码正确后，根据解码后的控制数据对受控机械设备40进行控制；核心控制器30的解码完成并确认正确后，还会通过无线信号接收中转设备20向Android终端10发送完成信号，准备继续接收新的数据；直到数据信号接收完毕，核心控制器30会对控制数据进行处理，进而对受控机械设备40进行控制。
进一步的，Android终端10的外壳采用抗噪声干扰材料制成。在发明中，该控制系统处于的工业生产环境不同于日常生活环境，各种机械运行时会产生噪声干扰，周围环境的温度和湿度也会对无线信号有所影响，为了保证数据信号传输的安全可靠性，因此对Android终端的外壳采用特殊的工程材料,尽可能的屏蔽外界的噪声干扰，使Android终端的内部可以正常运行。上述的使用Android终端控制机械设备的系统，在Android终端10采用纠错编码技术可以很好的解决无线通信在工业生产环境中受到噪声影响的问题，在可以实现工业控制即时性的同时，也保证了安全可靠性。在本发明中的受控机械设备40可以是大型机械，人们不方便在现场控制(如考虑工作环境、人身安全)时，则可采用本发明的控制系统，人们通过Android终端输入控制命令，进而实现对大型机械的控制。如图2所示，在本发明的使用Android终端控制机械设备的方法中，使用上述的使用Android终端控制机械设备的系统，包含以下步骤:SUAndroid终端10接收用户的操作请求，产生控制数据，并对该控制数据进行编码，将编码后的控制数据通过无线通信方式发送给无线信号接收中转设备20 ；S2、无线信号接收中转设备20接收Android终端10发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给核心控制器30 ;具体的，该核心控制器30可采用iMation核心控制器；S3、核心控制器30接收无线信号接收中转设备20发送的控制数据，并根据该控制数据对受控机械设备进行控制40。在本发明中，采用Android终端10作为控制装置，利用Android操作平台的开源性，可自主设计基于这个平台的操控应用程序，可以更好的突出个性化和自定义性，使得操控性也更具人性化。在Android终端10与无线信号接收中转设备20采用无线通信技术，既降低了数据传输工程建设的成本，也缩短了工程建设的周期。在发明中采用不受空间地理环境限制的无线网络也让设备应用起来更加便捷。采用上述的使用Android终端控制机械设备的方法,结合Android操作系统和无线通信技术，并将其应用在工业控制领域，具有更好的灵活性和可操作性。进一步的，步骤SI包括:SlUAndroid终端10通过wifi模块14与无线信号接收中转设备20建立无线连接；S12、Android终端10通过输入模块11接收用户的操作请求，及该Android终端10的处理器12根据用户的操作请求产生控制数据，并通过该Android终端10的编码模块13对该控制数据采用纠错编码技术进行编码；在该步骤中，该纠错编码技术具体如下:在纠错编码过程中，让原码字增加多余码元，扩大原码字之间的差别，使得每个码字的码元间有一定的联系，以保证一个码字在一定数量内的码元出现错误时，不至于错成另一个码字；重新编码完成后，加大发送信号增益；S13、And roid终端10将编码后的控制数据通过wifi模块14发送给无线信号信号接收中转设备20。
进一步的，步骤S2具体包括: S21、无线信号接收中转设备20与核心控制器通30过网线连接；在该步骤中，用网线将核心控制器30与无线信号接收中转设备20的一个LAN端口相连，该无线信号接收中转设备20是无线路由器；利用无线路由器的AP模式，设置相关参数，作为Android终端10和核心控制器30通信的一个信息中转站；S22、无线信号接收中转设备20通过第一收发模块21接收Android终端10发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给核心控制器30 ;无线信号接收中转设备通过有线的通信方式将控制数据转发给核心控制器，可以提高数据传输的安全可靠性。进一步的，步骤S3包括:S31、核心控制器30通过第二收发模块31接收无线信号接收中转设备20发送的控制数据；S32、核心控制器30的解码纠错模块32以Android终端10的编码模块13的纠错编码技术为依据，对接收到的控制数据进行解码并纠错，如果解码过程中没有出现错误，或者解码过程中出现错误，但该解码纠错模块32可完成自我纠错，则所解码纠错模块32根据该控制数据产生得到正确的原码字；如果解码过程中出现错误，且该解码纠错模块32无法完成自我纠错，则该核心控制器30通过无线信号接收中转设备20向Android终端10发送反馈信号，通知Android终端10重新发送控制数据；S33、核心控制器30在解码完成且确认解码正确后，核心控制器30的控制模块33根据解码后的控制数据对受控机械设备40进行控制；在该步骤中，核心控制器30的解码完成并确认正确后，还会通过无线信号接收中转设备20向Android终端10发送完成信号，准备继续接收新的数据；直到数据信号接收完毕，核心控制器30会对控制数据进行处理，进而对受控机械设备40进行控制。进一步的，Android终`端10的外壳采用抗噪声干扰材料制成。在本发明中，该控制系统处于的工业生产环境不同于日常生活环境，各种机械运行时会产生噪声干扰(各机械进行数据通信时产生一些噪声干扰)，周围环境的温度和湿度也会对无线信号有所影响，为了保证数据信号传输的安全可靠性，因此对Android终端的外壳采用特殊的工程材料，尽可能的屏蔽外界的噪声干扰，使Android终端的内部可以正常运行。采用上述的使用Android终端控制机械设备的方法,具有以下优点=Android终端10与无线信号接收中转设备20之间通过无线通信方式建立，无线信号接收中转设备20与核心控制器30之间通过有线通信方式建立连接，形成了一个完整的通信环境，通信遵循TCP/IP协议。用户在Android终端10输入控制指令，将控制指令传送给核心控制器20，进而实现对受控机械设备40的控制，在该控制过程中，即发挥了无线通信的优势，实现了操控的灵活性，也利用了有线通信的特点，保证了数据信号传输的安全性和稳定性。在本发明中的受控机械设备40可以是大型机械，人们不方便在现场控制(如考虑工作环境、人身安全)时，则可采用本发明的控制系统，人们通过Android终端输入控制命令，进而实现对大型机械的控制。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种使用Android终端控制机械设备的方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、Android终端(10)接收用户的操作请求，产生控制数据，并对该控制数据进行编码，将编码后的控制数据通过无线通信方式发送给无线信号接收中转设备(20); 52、所述无线信号接收中转设备(20)接收所述Android终端(10)发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给受控机械设备(40)的核心控制器(30)； 53、所述核心控制器(30)接收所述无线信号接收中转设备(20)发送的控制数据，并根据该控制数据对所述受控机械设备(40)进行控制。
2.根据权利要求1所述的使用Android终端控制机械设备的方法，其特征在于，所述步骤SI进一步包括: 511、所述Android终端(10)通过wifi模块(14)与所述无线信号接收中转设备(20)建立无线连接； 512、所述Android终端(10)通过输入模块(11)接收用户的操作请求，及所述Android终端(10)的处理器(12)根据用户的操作请求产生控制数据，并通过所述Android终端(10)的编码模块(13)对该控制数据采用纠错编码技术进行编码；S13、所述Android终端(10)将所述编码后的控制数据通过wifi模块(14)发送给所述无线信号信号接收中转设备(20)。
3.根据权利要求2所述的使用Android终端控制机械设备的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括: 521、所述无线信号接收中转设备(20)与所述核心控制器(30)通过网线连接； 522、所述无线信号接收中转设备(20)通过第一收发模块(21)接收Android终端(10)发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给核心控制器(30 )。
4.根据权利要求3所述的使用Android终端控制机械设备的方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括: 531、所述核心控制器(30)通过第二收发模块(31)接收无线信号接收中转设备(20)发送的控制数据； 532、所述核心控制器(30)的解码纠错模块(32)以Android终端(10)的编码模块(13)的纠错编码技术为依据，对接收到的控制数据进行解码并纠错，如果解码过程中没有出现错误，或者解码过程中出现错误，但所述解码纠错模块(32)可完成自我纠错，则所解码纠错模块(32)根据所述控制数据产生正确的原码字；如果解码过程中出现错误，且所述解码纠错模块(32)无法完成自我纠错，则该核心控制器(30)通过无线信号接收中转设备(20)向Android终端(10)发送反馈信号,通知Android终端(10)重新发送控制数据； 533、所述核心控制器(30)在解码完成且确认解码正确后，所述核心控制器(30)的控制模块(33 )根据解码后的控制数据对所述受控机械设备进行控制。
5.根据权利要求4所述的使用Android终端控制机械设备的方法，其特征在于，所述Android终端(10)的外壳采用抗噪声干扰材料制成。
6.一种使用Android终端控制机械设备的系统，其特征在于，包括: Android终端(10)，用于接收用户的操作请求，产生控制数据，并对该控制数据进行编码，将编码后的控制数据通过无线通信方式发送给无线信号接收中转设备； 无线信号接收中转设备(20)，用于接收所述Android终端(10)发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给受控机械设备(40)的核心控制器(30)；核心控制器(30)，用于接收所述无线信号接收中转设备(20)发送的控制数据，并根据该控制数据对所述受控机械设备(40)进行控制。
7.根据权利要求6所述的使用Android终端控制机械设备的系统，其特征在于，所述Android终端(10)与所述无线信号接收中转设备(20)建立无线连接；所述Android终端(10)进一步包括: 输入模块(11)，用于接收用户的操作请求； 处理器(12)，用于根据用户的操作请求产生控制数据； 编码模块(13)，用于对控制数据采用纠错编码技术进行编码； wifi模块(14)，用于将编码后的控制数据发送给所述无线信号接收中转设备(20)。
8.根据权利要求7所述的使用Android终端控制机械设备的系统，其特征在于，所述无线信号接收中转设备(20)与所述核心控制器(30)通过网线连接，所述无线信号接收中转设备(20)包括: 第一收发模块(21)，用于接收所述Android终端(10)发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给核心控制器(30 )。
9.根据权利要求8所述的使用Android终端控制机械设备的系统，其特征在于，所述核心控制器(30)包括: 第二收发模块(31)，用于接收无线信号接收中转设备(20)发送的控制数据； 解码纠错模块(32)，用于以Android`终端(10)的编码模块(13)的纠错编码技术为依据，对接收到的控制数据进行解码并纠错，如果解码过程中没有出现错误，或者解码过程中出现错误，但所述解码纠错模块(32)可完成自我纠错，则所解码纠错模块(32)根据所述控制数据产生正确的原码字；如果解码过程中出现错误，且所述解码纠错模块(32)无法完成自我纠错，则该核心控制器(30)通过无线信号接收中转设备(20)向Android终端(10)发送反馈信号，通知Android终端(10)重新发送控制数据； 控制模块(33)，用于在解码纠错模块解码完成且确认解码正确后，根据解码后的控制数据对所述受控机械设备(40)进行控制。
10.根据权利要求9所述的使用Android终端控制机械设备的系统，其特征在于，所述Android终端(10)的外壳采用抗噪声干扰材料制成。
全文摘要
本发明涉及一种使用Android终端控制机械设备的系统及方法，该方法包括以下步骤S1.Android终端接收用户的操作请求，产生控制数据，并对该控制数据进行编码，将编码后的控制数据通过无线通信方式发送给无线信号接收中转设备；S2.无线信号接收中转设备接收Android终端发送的控制数据，并将该控制数据通过有线通信方式发送给核心控制器；S3.核心控制器接收无线信号接收中转设备发送的控制数据，并根据该控制数据对受控机械设备进行控制。采用本发明，同时发挥了无线通信和有线通信的优势，实现了操控的灵活性、数据信号传输的安全性和稳定性。
文档编号G05B19/418GK103246261SQ20131014040
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月22日 优先权日2013年4月22日
发明者熊清平, 尹玲, 周盈, 神磊, 马帅, 王灿辉 申请人:深圳华中数控有限公司