专利名称：一种基于智能手机的非接触式现场数据巡查系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于智能手机的数据巡查系统，具体地讲，涉及一种基于智能手机的非接触式现场数据巡查系统。
背景技术：
现场数据采集系统可通过有线方式或无线方式将现场数据传输到远处，由远端服务器对现场进行远程监视及控制；但通常仍需到现场巡查，亲自查看现场的实际情况。巡查现场境况时，通常采用专用的数据手持终端，收集现场数据，这种专用设备成本高，通用性差，很难一机多用。也有基于通用手机的巡查系统，它们要么采用有线方式，直接将现场数据采集模块用连接线连到手机的USB 口上；要么采用蓝牙、WiFi等无线方式；对于第一种方式，每采集一个数据，就需要将该处现场数据采集模块上的连线插到手机USB 口上一次，操作很不方便；且时间长了很容易造成手机上的USB接口损坏；对于第二种方式，它们是无线方式，手机和数据采集模块通信前需双方确认才可通信，很不方便；且这些无线方式，信号干扰大、信号不稳定、设备的能耗也大，对数据采集模块中的CPU的要求也高，因此成本也闻。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于智能手机的非接触式现场数据巡查系统，巡查数据方便快捷、巡查面积大、穿透性强、绕射性强、传输距离远、数据传输可靠性高。本发明采用如下技术方案实现发明目的:一种基于智能手机的非接触式现场数据巡查系统，其特征是:包括数据采集装置、数据汇集装置和智能手机，所述数据采集装置包含采集模块控制器，所述采集模块控制器分别连接温湿度传感器、光照传感器、GPS卫星定位接收模块，节电控制模块、SD卡、射频感应模块、指令接收模块、数据发送模块、电源转换模块；所述数据汇集装置包括汇集模块控制器，所述汇集模块控制器分别连接数据转换模块、数据接收模块和指令发送模块；所述数据发送模块和数据接收模块配合使用，所述指令发送模块和指令接收模块配合使用，所述数据汇集装置连接智能手机。作为对本发明的进一步限定，所述数据转换模块与所述智能手机通过USB 口连接，通过手机的USB 口与手机直接在线传输数据。作为对本发明的进一步限定，所述采集模块控制器采用STC系列单片机STC11F04E，所述采集模块控制器WSD引脚与所述温湿度传感器相连，负责采集现场温湿度信息；所述采集模块控制器SDA、SCL引脚与所述光照传感器相连，负责采集现场光照度信息；所述采集模块控制器RXD、TXD引脚与所述GPS卫星定位接收模块相连，负责采集卫星定位数据信号；所述采集模块控制器RFID引脚与所述射频感应模块相连，负责感应所述指令发送模块发来的433MHz巡查开始信号；所述采集模块控制器D3/CS、CMD/D1、SCK、D0/D0、CD引脚与所述SD卡相连，负责对采集数据的存储；所述采集模块控制器D0UT-2引脚与所述数据发送模块相连，负责现场数据的发送；所述采集模块控制器DIN-2引脚与所述指令接收模块相连，负责数据与控制指令的接收；所述采集模块控制器C0N1、C0N2引脚与所述节电控制模块相连，负责节能控制。作为对本发明的进一步限定，所述汇集模块控制器采用STC系列单片机STC11F04E ;所述数据转换模块插入所述智能手机的USB 口，所述汇集模块控制器MCU-RXD、MCU-TXD引脚与所述数据转换模块相连，通过所述智能手机的USB 口，与所述智能手机在线数据通信；所述汇集模块控制器DIN引脚与所述数据接收模块相连，负责现场数据的接收；所述汇集模块控制器DOUT引脚与所述指令发送模块相连，负责数据及控制指令的发送；所述数据汇集装置经USB 口从所述智能手机取电。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是:本发明以智能手机作为数据手持终端，配以成本较低的数据汇集装置，即可巡视检查现场情况；由智能手机完成原专用手持终端的大部分功能，还可现场拍照，成本低，通用性强；本发明采用现场数据采集装置和数据汇集装置分离的设计，现场数据采集装置负责现场数据的感知、存储、无线发送，数据汇集装置负责接收汇集各现场数据采集模块发来的数据，并送给智能手机。所述智能手机为任何一款带有Android安卓或iPhone IOS操作系统的手机，只需要在手机的USB接口上接一个数据汇集模块就一次同时无线巡查约3平方千米内所有的现场数据采集模块中的数据；并且每一个现场数据采集模块都是独立的设备，可参与在线监控，不间断的实时采集现场数据，发送到在线系统的远端服务器。
图1为本发明优选实施例的原理方框图。图2为本发明优选实施例的数据汇集模块的汇集模块控制器电路图。图3为本发明优选实施例的数据汇集模块的数据转换模块电路图。图4为本发明优选实施例的数据汇集模块的数据接收模块电路图。图5为本发明优选实施例的数据汇集模块的指令发送模块电路图。图6为本发明优选实施例的数据采集模块的采集模块控制器电路图。图7为本发明优选实施例的数据采集模块的温湿度传感器接口电路。图8为本发明优选实施例的数据采集模块的光照传感器接口电路图。图9为本发明优选实施例的数据采集模块的GPS定位数据接口电路图。图10为本发明优选实施例的数据采集模块的SD卡存储模块电路图。图11为本发明优选实施例的数据采集模块的节电控制模块电路图。图12为本发明优选实施例的数据采集模块的指令接收模块电路图。图13为本发明优选实施例的数据采集模块的数据发送模块电路图。图14为本发明优选实施例的数据采集模块的电源转换模块电路。图15为本发明优选实施例的数据采集模块的射频感应模块电路。
具体实施例方式下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。参见图1 一图15本发明包括数据采集装置、数据汇集装置、智能手机三部分；所述数据采集装置负责现场数据的感知、存储、无线发送；所述数据汇集装置与所述智能手机的USB 口相连，负责与所述数据采集装置的无线通讯，汇集数据并传输给所述智能手机。所述数据采集装置包含采集模块控制器、温湿度传感器、光照传感器、GPS卫星定位接收模块、节电控制模块、SD卡、射频感应模块、指令接收模块、数据发送模块、温湿度传感器接口、光照传感器接口、GPS定位数据接口、电源转换模块、SD卡存储接口。所述温湿度传感器接线口连接所述温湿度传感器采集环境温湿度数据，所述光照传感器接线口连接所述光照传感器采集环境光照度多少，所述GPS定位数据接口连接所述GPS卫星定位接收模块采集现场设备所在的GPS定位位置数据；所述采集模块控制器连接这些接线口汇集各传感器数据，并将这些数据经所述SD卡存储接口存到自身的所述SD卡中。所述采集模块控制器为所述数据采集模块的控制单元，主要控制各种现场数据的感知、存储、发送以及整个采集模块的节电控制；所述节电控制模块在所述采集模块控制器的指挥下负责整个数据采集模块的能耗控制，所述温湿度传感器、光照传感器、GPS卫星定位接收模块平时都处于休眠状态。所述采集模块控制器按照设定的频率采集现场数据；只有当采集现场数据时，所述电源转换模块在所述节电控制模块的控制下，才给所述温湿度传感器、光照传感器、GPS卫星定位接收模块供电，而使它们转入工作状态，以感知现场环境。所述数据汇集装置包括汇集模块控制器、数据转换模块、数据接收模块和指令发送模块；所述数据发送模块和数据接收模块一个发一收配套使用，所述指令发送模块和指令接收模块一个发一收配套使用，它们采用433MHz无线方式进行无线数据交换，通过问答式的信息交互，避免误传数据，从而实现所述数据采集模块和数据汇集模块之间无线数据交换；433MHz无线具有穿透性强、绕射性强、传输距离远、数据传输可靠性高等特点，其数据无线传输距离最大达1200米，即一台所述智能手机的巡视面积最大可达3平方千米，可适用于各种复杂恶劣环境。所述数据转换装置与所述智能手机通过手机的USB 口连接，通过手机的USB 口与手机直接在线传输数据 。所述智能手机为带有Android安卓或iPhone IOS操作系统的手机，所述智能手机中安装上位机软件，负责与所述数据汇集模块的通讯，以及数据的手机存储、实时显示和远程发送；同时智能手机还可以现场拍照，采集GPS卫星定位位置数据，以便与数据采集模块采集的GPS卫星定位位置数据进行核对，防止数据造假。所述采集模块控制器为所述数据采集模块的核心控制器，负责采集传感器信号和发送数据，采用STC系列单片机STC11F04E，该芯片具有处理速度快，I/O 口资源丰富等特点；所述采集模块控制器WSD引脚与温湿度传感器接口相连，负责采集现场温湿度信息；所述采集模块控制器SDA、SCL引脚与光照传感器接口相连，负责采集现场光照度信息；所述采集模块控制器RXD、TXD引脚与GPS定位数据接口相连，负责采集GPS定位数据信号；所述采集模块控制器RFID引脚与射频感应模块相连，负责感应所述指令发送模块发来的433MHz巡查开始信号；所述采集模块控制器03/^3、01 /1)1、30(、00/1)0、0)引脚与SD卡存储模块相连，负责对采集数据的存储；所述采集模块控制器D0UT-2引脚与所述数据发送模块相连，负责现场数据的发送；所述采集模块控制器DIN-2引脚与指令接收模块相连，负责数据与控制指令的接收；所述采集模块控制器C0N1、C0N2引脚与所述节电控制模块相连，负责节能控制。数据采集模块的供电方式为12V电池供电，模块内部有电源转换电路，输入正极端通过二极管D3、电解电容C52、CBB电容C51与电源转换芯片的输入端进行连接，输出端有一 LEDl指示灯对其进行指示，电解电容C53、CBB电容C50对+5V VCC电压进行滤波。所述汇集模块控制器为所述数据汇集模块的核心控制器，采用STC系列单片机STC11F04E;所述数据转换模块可插入所述智能手机的USB 口 ；所述汇集模块控制器MCU-RXD、MCU-TXD引脚与数据转换模块相连，通过所述智能手机的USB 口，与所述智能手机在线数据通信；所述汇集模块控制器DIN引脚与所述数据接收模块相连，负责现场数据的接收;所述汇集模块控制器DOUT引脚与所述指令发送模块相连，负责数据及控制指令的发送。为了进一步降低能耗，平时所述指令接收模块、所述数据发送模块和数据接收模块都处于休眠状态。当巡查现场时，首先所述上位机软件经USB 口、所述数据转换模块、所述指令发送模块，向所述射频感应模块发出433MHz巡查现场数据开始信号；接着所述数据汇集模块给所述数据接收模块和指令发送模块供电，由所述指令发送模块发送巡查数据指令。所述数据数据采集模块的所述射频感应模块感应到433MHz的巡查现场数据开始信号后，通知所述采集模块控制器给所述指令接收模块供电，所述指令接收模块接收随后的巡查数据指令；所述数据采集模块接到巡查数据指令后给所述数据发送模块供电，在所述采集模块控制器的指挥下，将SD卡中最新的现场数据，经数据发送模块、数据接收模块、数据转换模块、USB 口，送到所述智能手机的所述上位机软件。本发明非接触式现场数据巡查系统的处理流程为:首先打开数据采集模块的电源，数据采集模块初始化，采集模块控制器将监测温湿度传感器、光照传感器、GPS卫星定位接收模块是否能正常工作；若提示异常，需断电检查线路，连接好线路后，上电再对模块进行初始化。若所有传感器无断线，初始化后其温湿度传感器、光照传感器、GPS卫星定位接收模块、指令接收模块、数据发送模块都处于休眠状态。数据采集模块按照设定的频率给其温湿度传感器、光照传感器、GPS卫星定位接收模块供电，使它们转入工作状态，采集现场数据，由采集模块控制器将数据经SD卡存储接口存储到SD卡中，和/或同时将数据经其他的有线或无线通道发送到远端服务器中。当巡查现场时，首先将数据汇集模块插入智能手机的USB中，数据汇集模块从智能手机端取电，数据汇集模块初始化，初始化后其数据接收模块处于休眠状态。在智能手机上启动上位机软件，经数据汇集模块，向射频感应模块发出433MHz巡查现场数据开始信号；接着数据汇集模块给数据接收模块和指令发送模块供电，由指令发送模块发送巡查数据指令。数据数据采集模块的射频感应模块感应到433MHz的巡查现场数据开始信号后，通知采集模块控制器给指令接收模块供电，指令接收模块接收随后的巡查数据指令；数据采集模块接到巡查数据指令后给数据发送模块供电，将SD卡中最新的现场数据，经数据发送模块、数据接收模块、数据转换模块、USB 口，送到上位机软件；由上位机软件负责数据在智能手机的存储、实时显示和远程发送。上位机软件收到该数据采集模块发来的数据后，向该数据采集模块发出确认信息。上位机软件可同时巡查3平方千米内的所有数据采集模块，且可现场拍照。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于智能手机的非接触式现场数据巡查系统，其特征是:包括数据采集装置、数据汇集装置和智能手机，所述数据采集装置包含采集模块控制器，所述采集模块控制器分别连接温湿度传感器、光照传感器、GPS卫星定位接收模块，节电控制模块、SD卡、射频感应模块、指令接收模块、数据发送模块、电源转换模块；所述数据汇集装置包括汇集模块控制器，所述汇集模块控制器分别连接数据转换模块、数据接收模块和指令发送模块；所述数据发送模块和数据接收模块配合使用，所述指令发送模块和指令接收模块配合使用，所述数据汇集装置连接智能手机。
2.根据权利要求1所述基于智能手机的非接触式现场数据巡查系统，其特征是:所述数据转换模块与所述智能手机通过USB 口连接，通过手机的USB 口与手机直接在线传输数据。
3.根据权利要求2所述基于智能手机的非接触式现场数据巡查系统，其特征是:所述采集模块控制器采用STC系列单片机STC11F04E，所述采集模块控制器WSD引脚与所述温湿度传感器相连，负责采集现场温湿度信息；所述采集模块控制器SDA、SCL引脚与所述光照传感器相连，负责采集现场光照度信息；所述采集模块控制器RXD、TXD引脚与所述GPS卫星定位接收模块相连，负责采集卫星定位数据信号；所述采集模块控制器RFID引脚与所述射频感应模块相连，负责感应所述指令发送模块发来的433MHz巡查开始信号；所述采集模块控制器D3/CS、CMD/D1、SCK、D0/D0、⑶引脚与所述SD卡相连，负责对采集数据的存储；所述采集模块控制器D0UT-2引脚与所述数据发送模块相连，负责现场数据的发送；所述采集模块控制器DIN-2引脚与所述指令接收模块相连，负责数据与控制指令的接收；所述采集模块控制器C0N1、C0N2引脚与所述节电控制模块相连，负责节能控制。
4.根据权利要求3所述基于智能手机的非接触式现场数据巡查系统，其特征电源特征是:所述汇集模块控制器采用STC系列单片机STC11F04E ;所述数据转换模块插入所述智能手机的USB 口，所述汇集模块控制器MCU-RXD、MCU-TXD弓I脚与所述数据转换模块相连，通过所述智能手机的USB 口，与所述智能手机在线数据通信；所述汇集模块控制器DIN引脚与所述数据接收模块相连，负责现场数据的接收；所述汇集模块控制器DOUT引脚与所述指令发送模块相连，负责数据及控制指令的发送；所述数据汇集装置经USB 口从所述智能手机取电。
全文摘要
本发明公开了一种基于智能手机的非接触式现场数据巡查系统，其特征是包括数据采集装置、数据汇集装置和智能手机，所述数据采集装置包含采集模块控制器，所述采集模块控制器分别连接温湿度传感器、光照传感器、GPS卫星定位接收模块，节电控制模块、SD卡、射频感应模块、指令接收模块、数据发送模块、电源转换模块；所述数据汇集装置包括汇集模块控制器，所述汇集模块控制器分别连接数据转换模块、数据接收模块和指令发送模块；所述数据发送模块和数据接收模块配合使用，所述指令发送模块和指令接收模块配合使用，所述数据汇集装置连接智能手机。巡查数据方便快捷、巡查面积大、穿透性强、绕射性强、传输距离远、数据传输可靠性高。
文档编号G08C17/02GK103150881SQ20131009766
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者陈恩修, 胡振媛, 张永军, 初风钦 申请人:山东商业职业技术学院