智能耗材试剂柜物料仓组网及通讯控制技术的制作方法

本发明涉及电子信息技术及物联网领域，公开了一种智能耗材试剂柜物料仓组网方法及通讯控制技术。

背景技术：

随着人类社会发展，科学研究作为一种新的经济形式在现代社会中的重要性及比重也在不断提升。同时，由于社会生产力的快速增长，现代实验室所使用的耗材和试剂的种类数量也在快速的增长，据估算，普通实验室物料试剂均在百种以上，部分合成型化学实验室，物料种类可达数千种。针对大型的物料仓储，利用现代信息技术，人们已经开发了非常先进高效的实时智能物料管理系统。然而，针对实验室这类小型的应用场景，目前尚缺乏廉价易行的智能物料管理系统。

智能耗材试剂柜是一款适合小型场景应用的智能物料管理系统（中国发明专利申请号201711111037.1），该系统通过矩阵式物料仓实现复杂多样物料的管理，每个物料仓均具有传感器及指示器等数据信号单元。为了实现控制单元与所有矩阵元件之间的通讯及控制，有必要开发一套适合矩阵式物料仓数据信号单元的组网模式和对应的通讯协议，实现物料仓矩阵经济可行的组网，以及高速可靠的通讯及控制。

技术实现要素：

本发明实施方式提供了一种经济可行的物料仓组网方法及对应的通讯控制技术，实现物料仓的信息化、智能化，通过智能物料仓的组网实现对复杂种类物料的智能化管理。

本发明的实施方式提出了一套智能物料仓的组网模式（图1），传感器及指示器为组网的基础单元，通过uart、can、modbus、profibus或ip协议组网，连接到局域网控制器单元（mcu）。每个储料模块均具有一个mcu模块，mcu通过外部系统总线连接到中央控制器模块。

本发明实施方式中的mcu模块，由路由模块和数据处理模块组成，路由模块通过时序模式实现所有传感器单元与数据处理模块的点对点数据交换及通讯。数据处理模块负责每个处理传感器反馈的信息及控制指示器的开关。每个储料模块均具有一个mcu模块，mcu通过外部系统总线连接到中央控制器模块。

本发明的实施方式中的物料智能管理网络包括四个层级：internet接入层，一级路由层，二级路由层，物理基元层。

本发明的实施方式中的mcu具备路由功能及信号处理控制功能，可以为每个传感器及指示器单元分配局域网地址，通过全双工/半双工模式与传感器及指示器单元进行通讯。传感器及指示器单元通过线路连接到mcu，通过相关协议组网。传感器上传电信号经mcu处理可转换为含有物料信息的数字信号进一步发送给中央控制器单元，mcu通过中央控制单元下发的控制信号对指示器单元进行控制及开关。

本发明的实施方式中的中央控制器模块具有中央处理器，储存器，路由及接入internet等多种功能，中央控制模块通过与储料模块的mcu组网通讯，实现对底层传感器及指示器的控制及信息读写。中央控制器模块通过internet接入云端系统，将相应数据信息与云端系统共享，客户端通过接入云端系统实现对中央控制器的控制和信息读写。

附图说明

图1：为本发明所涉及的物料仓组网技术及通讯控制方法示意图，对组网原理及通讯控制方法进行了解释说明。

具体实施方案

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚地描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，对本发明的实施加以例证和阐述，以使本领域的技术人员能实现或实践本发明，而不是全部的实施例，相关研究领域的人员根据本发明的基本思想做出的改进或变动，均在本发明范围之内。在适当之处为避免混淆，本说明将忽略本领域技术人员已知的一些信息。

在本公开实施例中，智能耗材试剂柜是通过模块化生产组装的，每个模块是独立的，储物模块和功能模块均具有mcu模块，mcu模块通过uart、can、modbus、profibus或ip协议与中央控制模块通讯。

在本公开实施例中，储物模块内部为物料仓阵列，单个物料仓均具有独立的传感器及指示器单元。传感器及指示器单元通过uart、can、modbus、profibus或ip协议组网，由mcu进行控制和数据信息读取交换。

在本公开实施例中，mcu具有通讯时序功能及传感器数据解析功能，通过时序实现mcu对所有传感器及指示器单元信息的读取和控制。

在本公开实施例中，中央控制器模块为独立单片机系统，具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计数器等功能（还可包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路），通过与储物模块统一的通讯协议，实现与所有接入的储物模块及功能模块的组网，并可以通过lan，wifi，3g/4g，蓝牙等方式接入internet与云端系统连接。

在本公开实施例中，智能耗材试剂柜使用者需要通过终端将接入云端系统，实现对智能耗材试剂柜的操控及信息读写。终端可以包括任何类型的计算机设备，诸如智能耗材试剂柜的智能控制模块、手持式计算机、网络家电、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、智能眼镜、智能手表、可穿戴设备、虚拟显示设备或显示增强设备、或者数据处理设备中的任何两个或多个的组合。

在本公开实施例中，智能耗材试剂柜的通讯系统由四个层级组成：internet接入层，负责耗材试剂柜与云端系统的通讯；一级路由层，负责中央控制器与mcu模块之间的通讯；二级路由层，负责mcu模块与传感器及指示器之间的通讯；物理基元层，负责数据信息的采集及显示。

技术特征：

技术总结
本申请涉及一种智能耗材试剂柜物料仓组网方法及通讯控制技术，披露了适用于实验室这类小型复杂场景的智能耗材试剂柜的硬件及驱动系统。该耗材试剂柜通过矩阵式物料仓实现物料管理，物料仓中的传感器及指示器数据基元通过通讯协议由MCU模块组网，MCU模块进一步通过中央控制器组网，实现中央控制器与所有矩阵元件之间的通讯及控制，并接入云端系统。用户通过接入云端系统，即可实现对耗材试剂柜数据信息的读取及操控，实现智能耗材试剂柜的各项功能。

技术研发人员：陈殷;何小锋
受保护的技术使用者：湖南青普科技有限公司
技术研发日：2018.04.08
技术公布日：2019.10.18