自动售货机无线网络管理系统的制作方法

专利名称：自动售货机无线网络管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动售货机，特别与其管理系统部分有关。
其技术解决方案是本发明自动售货机无线网络管理系统，其具有单体自动售货机的主控部分，主控部分配置通信模块，上述通信模块包括单片机、GPRS模块，单片机通过GPRS模块接入下述通信网络；所述系统包括通信网络，通信网络包括GPRS基站控制器、移动交换中心、GPRS业务支持节点以及GPRS骨干网；所述系统还包括集群控制中心，集群控制中心包括网络服务器、用户终端，集群控制中心通过上述通信网络与上述单体自动售货机的通信模块进行数据传输。
本发明自动售货机无线网络管理系统有效的实现将零散分布在一定区域的所有自动售货机联网在线实时统一管理，每台自动售货机以事件驱动的方式向网络控制中心发送相应数据，网络控制中心也可以随时查询任意一台自动售货机的当前状态，如加载货品、售出货品、钞箱加钞、识别假币、吐钞故障、出货故障、机器受损等。集群控制中心将自动售货机的状态报告分类整理后，提交给有关部门，由后者及时采取相应的措施，保证自动售货机服务的连续性。自动售货机的经营者可以根据销售状况的统计数据进行货品销售状况分析，预测货品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以期获得最高的投资回报率。为自动售货机运营商提供了一种集约化、自动化的经营管理方式，能降低管理经营成本，堵塞销售漏洞，带来了自动售货机管理模式的历史性变革。
作为本发明的改进，上述通信网络可分为两部分，在售货机的通信模块与GPRS网关之间利用GPRS网，在GPRS网关与集群控制中心之间采用公众互联网INTERNET。本系统管理范围根据需要扩大，使自动售货机应用地域更加广泛，乃至一个地区、一个省域、几个省域等。使自动售货经营大规模、集约化成为现实。
作为本发明的改进，上述通讯模块还可包括FLASH可擦写存储器部分。可以有效防止数据在转发过程中丢失，在模块与网络之间由于网络延迟或其他原因断开时，数据将会被存储在FLASH可擦写存储器当模块与网络之间的连接恢复时，模块自动完成数据补发过程。
作为本发明的改进，上述通信模块的单片机的程序中嵌入了IP协议和PPP协议简化内核，单片机通过MDB协议获取售货机的状态信息，单片机与GPRS模块之间通过PPP协议进行数据传输，单片机对数据进行编码后，通过GPRS模块以IP协议发送至集群控制中心。
作为本发明的改进，集群控制中心的网络服务器、用户终端采用windows或linux或unix操作系统，远程用户终端采用java语言编程，用户终端界面采用web浏览器形式。对远程用户终端软件的编程采用java语言，无论服务器、用户终端采用windows操作系统、linux还是unix操作系统，都可以通过简单的设置，即可实现跨平台操作，用户界面采用web浏览器形式，无需安装任何用户端软件。
图2为本发明的单体自动售货机的通信模块硬件设计原理示意图。
图3为本发明的单体自动售货机的主控部分与其他有关部分关系原理示意图。
图4为本发明的单体自动售货机的主控部分与通信模块关系原理示意图。
DS12C887芯片的晶体振荡器、振荡电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片的上方，组成一个加厚的集成电路模块。电路通电时其充电电路便自动对可充电电池充电，充足一次电可供芯片时钟运行半年之久，正常工作时可保证时钟数据十年内不会丢失。4.GPRS模块62GPRS模块采用的是WAVECOM公司的WISMO2D模块或其他GPRS模块。GPRS模块的主要技术参数如下网络GSM 900MHz，DCS1800MHz电源电压3.1V～4.5VGPRS最大下传速度33.6kbpsSIM卡 3V，5V工作温度-20℃～+55℃
储存温度-30℃～+85℃5.电平转换部分66电平转换部分的作用是将单片机的串口2经RS232电平转换与计算机的串口相连，用于实现对单片机软件内系统参数修改功能。芯片采用的MAXIM公司的MAX232。6.MDB硬件接口67MDB硬件接口部分的作用是与自动售货机内部的MDB总线相连，从而实现单片机与售货机主控部分的数据交换。7.单片机61为了达到多串口、内带大容量FLASH且调试简便的指标，本方案选取了美国CYGNAL公司的C8051F023芯片。
C8051F023器件使用Cygnal的专利CIP-51微控制器内核。CIP-51与MCS-51TM指令集完全兼容，可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。
此单片机中的外设或功能部件包括模拟多路选择器、可编程增益放大器、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus/I 2C、UART、SPI、可编程计数器/定时器阵列(PCA)、定时器、数字I/O端口、电源监视器、看门狗定时器(WDT)和时钟振荡器等。所有器件都有内置的FLASH程序存储器和256字节的内部RAM，有些器件内部还有位于外部数据存储器空间的RAM，即XRAM。
C8051F023单片机采用流水线结构，机器周期由标准的12个系统时钟周期降为1个系统时钟周期，处理能力大大提高，峰值性能可达25MIPS。
C8051F023单片机是真正能独立工作的片上系统(SOC)。每个MCU都能有效地管理模拟和数字外设，可以关闭单个或全部外设以节省功耗。FLASH存储器还具有在线重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件。应用程序可以使用MOVC和MOVX指令对FLASH进行读或改写，每次读或写一个字节。这一特性允许将程序存储器用于非易失性数据存储以及在软件控制下更新程序代码。
片内JTAG调试支持功能允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式(不占用片内资源)、全速、在线调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、单步、运行和停机命令。在使用JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。
MCU可在工业温度范围(-45℃到+85℃)内用2.7V-3.6V的电压工作。端口I/O、/RST和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。
上述通信接口模块可对自动售货机信息的收集处理和远程控制功能；能将售货机当前状况及过去的售货机信息存储并上传至集群控制中心，具体上传信息可包括售卖信息、故障信息、警报信息。
上述通信模块与下端(单体自动售货机的主控部分)的数据传输可遵从mdb/icp version 2.0相关规定，通信模块与主控间的数据传输协议内容包含如下Command Hex Code DescriptionReset 78HDevice Error Status79HColumn Error Status7AHGoods status 7BHSale Info 7CHDevice Info7DHContrl Info7EHMobile Buy 7FHVMC CommandCode VMC Data(1)reset 78H 无数据无线通讯单元应答ACK 00H使无线通讯单元回到缺省状态。1.VMC Command Code VMC Data(2)Device Error Status 79H VMC数据byte Y1-Y6无线通讯单元应答ACK 00H以下各字节相应位为0表示无此项目，为1表示项目成立。Y1Bit7 暂停营业Bit6 售货机被砸Bit5 门被打开Bit4 化霜传感器故障Bit3 温度传感器故障Bit2 系统时钟不正常Bit1 无线通讯单元与vmc通讯故障Bit0 驱动板无应答Y2Bit7 预留Bit6 纸币器ROM校验错Bit5 纸币堵塞Bit4 纸币器驱动马达故障Bit3 纸币器传感器故障Bit2 纸币器钱箱满Bit1 纸币器钱箱被取走Bit0 纸币器无应答Y3Bit7 硬币器1元缺币Bit6 硬币器5角缺币Bit5 硬币器ROM校验错Bit4 硬币器工作电压低Bit3 硬币器传感器故障Bit2 硬币支出堵塞Bit1 硬币接收堵塞Bit0 硬币器无应答Y4 压机运转时间(30分钟为一个单位，超过ff以ff计)Y5 第y5料道未能正常售出Y6 预留如Y3＝06 H表示主控系统检测到有如下故障硬币支出堵塞、硬币接受堵塞2.VMC Command Code VMC Data(3)Column Error Status7AH VMC数据byte Y1-Y6无线通讯单元应答ACK 00H以下各字节相应位置0表示正常，置1表示故障。Y1Bit0 第1料道Bit1 第2料道Bit2 第3料道… …Bit7 第8料道Y2Bit0 第9料道Bit1 第10料道… …Y6Bit0 第41料道Bit1 第42料道… …Bit6 第47料道Bit7 第48料道3.VMC Command CodeVMC Data(4)Goods Status7BH VMC数据byte Y1-Y6无线通讯单元应答ACK以下各字节相应位为0表示有货，为1表示无货。Y1Bit0 第1料道Bit1 第2料道Bit2 第3料道… …Bit7 第8料道Y2Bit0 第9料道Bit1 第10料道… …Y6Bit0 第41料道Bit1 第42料道… …Bit6 第47料道Bit7 第48料道4.VMC CommandCode VMC Data(4)Sale Info 7CH VMC数据byte Y1-Y8无线通讯单元应答ACK，否则重发。Y1 售卖料道号(01-48，每次发送一个料道的数据)Y2 料道号对应单价Y3-Y4-Y5 已售卖商品总数，以降序发送。Y6-Y7-Y8售卖金额y6y7 Y8×0.5＝XX yyzz元如Y6＝00H，Y7＝00H，y8＝01H，即000001H表示1个0.5元＝0.5元，在本协议中排序均按此种方式。5.VMC Command Code VMC Data(5)Device Info 7DH byte Y1-Y28无线通讯单元应答ACKY1-Y2 纸币数量Y35角硬币数量Y41元硬币数量Y5有奖销售模式1MODE02MODE13MODE2Y6有奖销售设置数量Y7制冷设定温度Y8日光灯关Y9日光灯开Y10 左室温度Y11 中室温度Y12 右室温度Y13＝ 售货机设定状态Bit0 左室制冷Bit1 日光灯常开Bit2 日光灯自动Bit3 左室制热Bit4 中室制热Bit5 中室制冷Bit6 右室制热Bit7 右室制冷6.VMC Command CodeSub CodeVMC Data(6)Contrl Info 7EH 无数据无线通讯单元无控制信息应答ACK，有控制信息发送下列子命令命令前加7EHSUB-CODE 00 退币(权限问题)Y1退币金额SUB-CODE 01 出货Y1 出货料道号SUB-CODE 02 关机Y1 00 关机SUB-CODE 03 暂停营业Y1 00 取消FF 设置SUB-CODE 04 节能时间设定Y1 00 取消FF 设置SUB-CODE 05 日光灯设定Y1 00 日光灯开ff 日光灯关SUB-CODE 06 制冷温度设定Y1 设定温度SUB-CODE 07 售货机设定状态Y1Bit0日光灯自动Bit1日光灯常开Bit2左室制冷Bit3左室制热Bit4中室制热Bit5中室制冷Bit6右室制热Bit7右室制冷7.VMC CommandCode VMC Data(7)Mobile Buy7FH 无数据无线通讯单元无信息应答ACK购物时发送7F+Y1(FF)取消购物状态发送7F+Y1(00)在主控部分收到通信模块对reset命令的确认后，主控部分以故障查询命令对通信模块进行故障(设备故障、料道缺货信息等)数据的传输，同时，每售卖一个货物，将对通信模块发送一次售卖信息。
在主控部分收到通信模块请求远程控制信息后，主控部分首先对此信息进行确认，如果确认信息被通信模块收到，则认为控制信息发送成功，同时主控部分将相应的控制信息传送至各外设。
上述通信模块的配置软件的功能、指令等可为下述技术方式1.1设计原则软件设计原则保证数据采集传输的可靠性、安全性；保证GPRS通信链路的稳定性。
1、数据采集传输的可靠性对自动售货机上报的销售信息、故障信息、设备信息先存储在FLASH(可擦写存储器)中，然后再组合转发至中心；对中心下发的控制信息亦先存储后发送至自动售货机。
数据传输采用握手协议接收方收到数据后应在约定的时间(如3秒)内给发送方发送相应的应答信号。发送方如在约定的时间内未收到对方应答信号，则应继续发送该帧数据。
2、数据采集传输的安全性通过GPRS传输的数据为保证安全性同时采用加密和认证两种体制。发送方先在原始数据中添加以约定好的认证算法算出的认证字节，然后再将全部数据与某固定数进行按字节异或，完成对数据的加密。这样使第三方即使在截取到数据的情况下也无法还原原始数据，更不能篡改或伪造信息。
为进一步保证中心下传控制信息的可靠性，无线接口模块对收到的数据报的源IP地址进行校验，非中心IP数据一概不予处理。
3、GPRS通信链路的稳定性为保证GPRS数据通信链路的通畅与稳定，无线接口模块会在规定的时间间隔(例如2分钟)内向中心发送测试数据帧，中心收到测试帧后及时更新本售货机的IP地址，并下发应答信息。无线接口模块在连续三次未收到中心应答信息的情况下，自动切断当前GPRS链路并重新连接。1.2总数据格式

各字段说明(1)数据协议1字节，内容为MDB协议中的各命令标识，取值范围79H，7AH，7BH，7CH，
7DH，7EH，8OH。(2)传输类别1字节，取值范围1，2。“1”代表发送，“2”代表应答。(3)顺序号1字节，取值范围0～255。相同数据协议的各数据报的累加顺序号。(4)机器代号2字节，取值范围0～65535(5)数据长度2字节，取值范围0～65535。表示其后的“有效数据”段字节长度，不包含认证字节长度。(6)有效数据N字节，N的取值范围一般为0～500。内容为自定义的有效数据。(7)认证字节2字节。内容为对有效数据以认证算法算出的认证字节。1.3上传数据格式及发送方式1、Device Error Status数据协议79H 有效数据长度8字节有效数据内容

Y1~Y6与VMC Command中Device Error Status定义相同。Y7，Y8数据采集的二进制时间。发送方式实时转发。2、Column Error Status 数据协议7AH 有效数据长度8字节。有效数据内容

Y1~Y6与VMC Command中Column Error Status定义相同。Y7，Y8数据采集的二进制时间。发送方式实时转发。3、Goods Status 数据协议7BH 有效数据长度8字节。有效数据内容

Y1~Y6与VMC Command中Goods Status定义相同。Y7，Y8数据采集的二进制时间。发送方式实时转发。3、Sale Info数据协议7CH 有效数据长度m×4字节。有效数据内容

Sm.Y1~sm.Y2与VMC Command中Sale Info定义相同。Sm.Y3~Sm.Y4数据采集的二进制时间。发送方式定时转发。4、Device Info数据协议7DH 有效数据长度30字节。有效数据内容

Y1~Y28与VMC Command中Device Info定义相同。Y29，Y30数据采集的二进制时间。发送方式实时转发。1.4上传数据的应答信息格式数据协议与上传数据协议相同。传输类别2顺序号 与上传数据顺序号相同。机器代号与上传数据机器代号相同。数据长度2有效数据2字节(可自定义)。1.5下传控制信息数据格式Control Info数据协议7EH 机器代号FFFFH 有效数据长度6字节。每条数据帧内限一条控制命令，具体有效数据内容如下1、退币

Y1退币金额2、出货

Y1出货料道号3、开关机

Y100 开机；FF 关机4、暂停营业

Y100 取消；FF 设置5、节能时间设定

Y1开时间每30分钟为一单位Y2关时间每30分钟为一单位6、日光灯时间设定

Y1日光灯开时间(小时)Y2日光灯开时间(分钟)Y3 日光灯关时间(小时)Y4 日光灯关时间(分钟)7、制冷温度设定

Y1 设定温度8、售货机设定状态

Y1Bit0 左室制冷Bit1 日光灯常开Bit2 日光灯自动Bit3 左室制热Bit4 中室制热Bit5 中室制冷Bit6 右室制热Bit7 右室制冷1.6下传控制信息应答数据格式传输类别2其它各项与下传控制信息完全相同1.7上传测试数据帧格式数据协议8OH传输类别1数据长度2有效数据2字节(可自定义)1.8上传测试数据帧应答数据格式传输类别2其它各项与上传测试数据帧格式相同二、集群控制中心8，其网络服务器81的硬件及相关软件设置可为如下方式800MHz或更高的与Pentium兼容的CPU，最少256MB内存，最小可用空间为30GB的40G硬盘，CD-ROM或DVD-ROM驱动器，VGA或更高分辨率的显示器，键盘，Microsoft鼠标或者兼容的指针设备，至少有一个并行口，100M网卡。具备64K以上的Internet接入速率。操作系统Red Hat Linux 7.2数据库Mysql 3.23Http ServerApache 1.3.26Application ServerTomcat 4.1.10其各用户终端的硬件(图中未示出)及相关软件的设置可为如下方式100MHz或更高的与Pentium兼容的CPU，最少32MB内存，最小可用空间为100MB的2G硬盘，CD-ROM或DVD-ROM驱动器，VGA或更高分辨率的显示器，键盘，Microsoft鼠标或者兼容的指针设备，至少有一个并行口。具备10K以上的Internet接入速率。操作系统win9x IE5.0以上浏览器上述集群控制中心中心可以对每台售货机进行以下的控制1、在机器出现严重故障或其他情况下，由控制中心强制其停机；2、远程控制售货机营业起止时间；3、在检测到纸币、硬币堵塞情况下，远程控制出货或找零功能；4、对制冷、加热功能的远程控制；5、对日光灯开停的控制等。集群控制中心的网络服务器等的配置软件可具有如下功能1、基础信息管理实现对运营商档案信息、员工档案基本信息、自动售货机基本信息、商品基本信息、货币基本信息、自动售货机的料道基本信息等系统基本数据的添加、修改、删除、查询等操作。2、通信数据接收解析功能本功能实现远程数据的接收，并进行相应的解析然后存入数据库并做并发调度处理。3、经营统计分析功能实现按商品、售货机、营业地区、营业时间段等为分类条件的多种组合查询或统计。4、报警检测与任务调度功能实现对通信连路、自动售货机故障、自动售货机货仓料道预警、币箱报警等进行实时检测和其它并发处理。5、货款销售核对功能根据系统统计的售货机的销售额向维护人员收取币箱货款。并进行销售盈亏统计。6、系统远程控制功能实现对售货机的远程控制，如控制关机、吐货、各种控制参数的远程设定等等。7、系统管理维护功能本功能实现操作权限设定变更、业务数据维护(备份、修复)等功能。
本发明无线网络管理系统的运营商业务客户终端通过Modem、DDN、ADSL或宽带网等任意形式接入Internet；拥有IP地址的各分部网络服务器端通过DDN、ADSL、光纤、或宽带网挂接Internet；单体自动售货机主控部分配置的通信模块通过GPRS无线数据业务网挂接Internet；单体自动售货机的通信模块通过UDP通信协议完成和集群控制部分的服务器的数据传输。
本发明自动售货机无线网络管理系统的实现不局限于上述方式，在本发明的说明书及其精神实质指引下，诸如改变软件设计用以增加或改变系统功能，及改变相应硬件配置及型号如将单体自动售货机主控部分和通信模块共用一个处理器等等。上述均为本发明保护范围所指。
权利要求
1.一种自动售货机无线网络管理系统，其有单体自动售货机的主控部分，特征在于所述主控部分配置通信模块，通信模块包括单片机和GPRS模块，单片机通过GPRS模块接入下述通信网络；所述系统包括通信网络，通信网络包括GPRS基站控制器、移动交换中心、GPRS业务支持节点以及GPRS骨干网；所述系统还包括集群控制中心，集群控制中心包括网络服务器、用户终端，集群控制中心通过所述通信网络与所述单体自动售货机的通信模块进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的无线网络管理系统，特征在于所述通信网络分为两部分，在售货机的通信模块与GPRS网关之间利用GPRS网，在GPRS网关与集群控制中心之间采用公众互联网INTERNET。
3 根据权利要求1或2所述的无线网络管理系统，特征在于所述通讯模块还包括FLASH可擦写存储器部分。
4.根据权利要求1或2所述的无线网络管理系统，特征在于所述通信模块的单片机程序中嵌入了IP协议和PPP协议简化内核，单片机通过MDB协议获取售货机的状态信息，单片机与GPRS模块之间通过PPP协议进行数据传输，单片机对数据进行编码后，通过GPRS模块以IP协议发送至集群控制中心。
5.根据权利要求3所述的无线网络管理系统，特征在于所述通信模块的单片机程序中嵌入了IP协议和PPP协议简化内核，单片机通过MDB协议获取售货机的状态信息，单片机与GPRS模块之间通过PPP协议进行数据传输，单片机对数据进行编码后，通过GPRS模块以IP协议发送至集群控制中心。
6.根据权利要求1或2所述的无线网络管理系统，特征在于集群控制中心的网络服务器、用户终端采用windows或linux或unix操作系统，远程用户终端采用java语言编程，用户终端界面采用web浏览器形式。
7.根据权利要求3所述的无线网络管理系统，特征在于集群控制中心的网络服务器、用户终端采用windows或linux或unix操作系统，远程用户终端采用java语言编程，用户终端界面采用web浏览器形式。
8.根据权利要求4所述的无线网络管理系统，特征在于集群控制中心的网络服务器、用户终端采用windows或linux或unix操作系统，远程用户终端采用java语言编程，用户终端界面采用web浏览器形式。
9.根据权利要求5所述的无线网络管理系统，特征在于集群控制中心的网络服务器、用户终端采用windows或linux或unix操作系统，远程用户终端采用java语言编程，用户终端界面采用web浏览器形式。
全文摘要
本发明公开了一种自动售货机无线网络管理系统，其有单体自动售货机的主控部分，上述主控部分配置通信模块，通信模块包括单片机和GPRS模块，单片机通过GPRS模块接入下述通信网络；所述系统包括通信网络，通信网络包括GPRS基站控制器、移动交换中心、GPRS业务支持节点以及GPRS骨干网；所述系统还包括集群控制中心，集群控制中心包括网络服务器、用户终端，集群控制中心通过所述通信网络与所述单体自动售货机的通信模块进行数据传输。该发明有效的实现将零散分布在一定区域内的所有自动售货机联网，在线实时统一管理。
文档编号G06F17/00GK1441368SQ03111798
公开日2003年9月10日 申请日期2003年1月23日 优先权日2003年1月23日
发明者赵振清, 陈克伟, 徐维胜, 马金刚, 王学蕾, 许芝龙, 谭永哲 申请人:青岛澳柯玛自动商用设备有限公司