03是功能码(读操作)，第9、10个字节0x00、0x00是起始地址，0x00、0x01表示读一个寄存器。该命令通过数据集中器下发到模拟量输入节点，节点收到命令后，对传感器的输出数据进行采集，然后进行处理封包，再由数据集中器传至上位机，在网络调试助手上显示所响应的数据包。响应数据为0χ00、0χ00、0χ00、0x00、0x00、0x05、0x57、0x03、0x02、0xXX、0xXX。其中前8个字节表示的意义与采集命令的前8个字节相同，第9位0x02表示所采集的数据的字节长度，OxXX、OxXX即为所采集到的数值。这样系统能够通过无线网络对模拟量输出型的变送器设备进行数据采集，实现采集功會K。
[0039]所述开关量输入输出节点首先应在输出端接入屋顶风机一类的电机设备，控制电机时先通过上位机网络调试助手下发符合Modbus协议的数据读指令，这里上位机电脑的IP 为 192.168.1.99，集中器的 IP 为 192.168.1.105。读设备命令数据:0χ00、0χ00、0χ00、0x00、0x00、0x06、0x55、0x06、0x00、0x00、0x00、0x08，其中，第 1、2 个字节 0χ00、0χ00 是事务处理标识符，第3、4个字节0χ00、0χ00是Modbus协议标示符，0x00、0x06是后续帧的长度，0x55是从站地址(即节点的地址)，06是功能码(写操作)，第9、10个字节0χ00、0χ00是起始地址，0χ00、0χ08表示驱动4个通道中的第4个通道导通，此次使用的通信速率设置为1Kbps0该命令通过数据集中器下发到开关量输入输出控制节点，节点收到命令后，将相应的输出通道导通，通路上的指示灯变亮，表明该路电机已被启动；然后节点再响应回复一个包含通路信息的数据包给数据集中器，应数据的中前10个字节的意义与采集命令的前10个字节意义相同。最后两个字节为当前输出口的状态指示位，此时为0χ00、0χ08，表明第4个通道已经导通，进而由数据集中器传至上位机，在网络调试助手上显示所响应的数据包。这样系统能够通过无线网络控制电路的通断，从而起停屋顶风机等电机设备，实现控制功會K。
[0040]所述RS485输入节点首先应将其与RS485输出型传感器连接，通过上位机网络调试助手下发符合Modbus协议的数据采集指令，通信速率设置为10Kbps。读设备命令数据:0x00、0x00、0x00、0x00、0x00、0x06、0x81、0x03、0x00、0x00、0x00、0x02。其中，第 1、2 个字节0x00、OxOO是事务处理标识符，第3、4个字节0x00、0x00是Modbus协议标示符，0x00、0x06是后续帧的长度，0x81是从站地址(即节点的地址)，0x03是功能码(读操作)，第9、10个字节0x00、0x00是起始地址，0x00、0x02表示读两个寄存器。该命令通过数据集中器下发到RS-485通信节点输入节点，节点收到命令后，对水表的输出数据进行采集，然后进行处理封包，再由数据集中器传至上位机，在网络调试助手上显示所响应的数据包。响应设备命令数据:0x00、0x00、0x00、0x00、0x00、0x07、0x81、0x03、0x04、0xXX、0xXX、0xXX、0xXX。其中前8个字节的表示的意义与采集命令的前8位相同，第9位0x04表示所采集的数据的字节长度，OxXX、OxXX、OxXX、OxXX表示采集到的传感器物理数据。这样系统就能够通过无线网络对输出为RS-485型的仪器仪表进行数据采集，实现采集功能。
[0041]图5工业无线环境监控网络软件总体结构图分成以下几个部分:节点软件驱动设计、网络协议栈软件设计、数据集中器软件设计、上位机界面软件设计。
[0042]所述节点软件驱动程序包括:主控制模块程序、射频模块驱动程序、模拟量输入节点的软件设计、开关量输入输出控制节点的软件设计、RS-485通信节点的软件设计、Modbus串行链路协议驱动程序。
[0043]图6为CCllOl射频发送和接收驱动程序流程图。其中发送程序流程是:首先进行初始化，包括无线射频芯片CCllOl的初始化、主控芯片与射频芯片通信的SPI初始化、数据发送完成中断的初始化。然后清空CCllOl发送缓冲区，将待发送的数据封装成数据包，然后通过SPI填充到TXFIF0，等待发送完成中断的产生。这样完成一次数据发送过程。其中接收程序流程是:首先进行初始化，包括无线射频芯片CCllOl的初始化、主控芯片与射频芯片通信的SPI初始化、数据接收中断的初始化。然后射频模块等待接收中断的产生，一旦产生接收中断，SPI读取RXFIFO中的数据，然后对数据进行处理。处理完成后，清空RXFIF0，等待下一次的接收中断。
[0044]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.一种基于433MHz频段的工业现场环境无线监控系统，其特征在于:包括工业环境无线监控节点设备、中继节点设备、无线集中器和环境监控系统人机交互组态界面； 所述工业环境无线监控节点设备包括RS485输入节点设备、模拟量输入节点设备、开关量输入输出控制设备、温湿度传感器节点设备；所述RS485输入节点设备与485输出型传感器相互通信，将传感器采集到的数据经过隔离、转换传送至470MHz射频模块；所述模拟量输入节点设备与模拟量输出型传感器相互通信，将传感器采集到的数据经过隔离、转换传给470MHz射频模块；所述开关量输入输出控制节点设备通过接收数据集中器下发的控制命令，控制继电器对电机设备进行起停操作；所述温湿度传感器节点设备用于测量各厂区环境中的温度和湿度。2.根据权利要求1所述的一种基于433MHz频段的工业现场环境无线监控系统，其特征在于:所述环境监控系统人机交互组态界面具有视察图形用户界面，为操作人员和开发人员提供监控环境，实现对象自由组态及动态属性的在线配置、现场动态数据采集、数据处理、状态监控、远程控制、报警、参数设置、报表生成等功能。3.根据权利要求1所述的一种基于433MHz频段的工业现场环境无线监控系统，其特征在于:所述无线监控系统整个网络呈带状分布，共分为3层； 最底层无线环境监控节点由RS485输入节点、模拟量输入节点、开关量输入输出控制节点、温湿度传感器节点组成；RS485通信节点设备可用于测量消防生产生活水栗的流量；温湿度传感器节点可用于工厂各区域温湿度数据的采集，包括综合动力站房、空压站以及配电室；模拟量输入节点可用于工厂各区域数据的采集，包括工厂综合动力站房的直燃机组的温湿度、空压站的温湿度、配电室的温湿度、消防生产生活水栗房的给水管压力、软水池的水位及水的温度；开关量输入输出控制节点可用于控制厂房风机的启停并提供故障报警功能；这一层级的节点设备主要负责对工厂各部分的监控，及时地上传变送器传感器信息与接收由中继转发的无线集中器控制命令； 第二层是由中继节点组成，中继节点主要起路由转发功能，向上将节点数据转发到集中器，向下将集中器收到的命令转发给节点； 第三层无线集中器作为底层无线网络与组态的桥梁，主要完成6LoWPAN协议与以太网协议的转换，实现无线网络与有线网络的互联互通； 组态软件运行在总控制室的监控计算机上，能实时显示当前时段各区域的相应数据信息，并且可以实时控制厂房电机设备的启停，当发生故障报警时，监控系统组态界面将自动弹出故障报警画面，监控人员可通过对故障的分析采取相应的监管措施。
【专利摘要】本发明涉及一种基于433MHz频段的工业现场环境无线监控系统，该系统包括工业无线环境监控节点设备和环境监控系统人机交互界面；无线监控节点设备分布在工业现场环境中，它与布置在现场的传感器通信，将传感器采集到的数据通过无线的方式发送给中继节点，中继节点将数据转发给无线集中器，无线集中器再将接收到的数据通过以太网接口传送至监控计算机的监控组态软件进行实时显示。控制数据首先是控制人员通过控制按钮产生控制指令，指令经过组态后台处理后通过以太网口传到无线集中器，无线集中器再将指令以无线的方式发送给中继节点进而转发给控制节点模块，以此控制现场设备的动作。本发明解决了传统有线工业监控网络安装布线工作量大、成本高、维护性和灵活性较差等问题。
【IPC分类】H04B7/155, G08C17/02
【公开号】CN105118278
【申请号】CN201510626198
【发明人】严冬, 王雄, 王平, 汪朋, 王鹏飞, 程亚军
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月25日