一种基于4G的远程终端装置及系统的制作方法

本实用新型属于工业控制及无线通信技术领域，具体涉及一种基于4G(the 4th Generation mobile communication，第四代移动通信)的远程终端装置RTU(Remote Terminal Unit)及系统。

背景技术：

在工业控制或环境监测中，常常需要在工业控制现场或环境监测现场部署多个传感器节点进行实时监测，并将传感器数据传送到远离现场的监控中心进行处理、显示。远程终端装置RTU是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从监控中心的计算机发送来的数据转换成命令，实现对现场设备的功能控制。

RTU一般是通过因特网与远离现场的监控中心进行数据通信，也有通过通信模块与监控中心通信的。现有的RTU一般选择上述两种通信方式的一种进行通信，通信形式单一，可靠性低，一旦通信模块故障(或信号不好)，或因特网故障，将导致RTU与监控中心之间的通信受阻。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出一种基于4G的远程终端装置及系统，提供两种远程终端装置RTU与监控中心进行数据通信的方式，能够将现场数据可靠地传输到的远离现场的监控中心。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种基于4G的远程终端装置，包括：控制器，与所述控制器相连的数据采集模块、无线收发模块、WIFI(Wireless Fidelity，无线局域网)模块和4G模块。其中，

所述数据采集模块，与现场仪表有线连接，用于采集所述现场仪表的数据，并送至所述控制器进行存储和处理；

所述无线收发模块，用于无线接收设置在现场的无线传感器的数据，并送至所述控制器进行存储和处理；

所述WIFI模块，用于在所述控制器的作用下，将现场数据通过连接WIFI路由设备的因特网传输到监控中心；

所述4G模块，用于在所述控制器的作用下，将现场数据无线传输到监控中心；

所述现场数据包括来自所述无线传感器的数据和所述现场仪表的数据。

进一步地，所述远程终端装置还包括与所述控制器相连的存储模块。

进一步地，所述WIFI模块与现场具有WIFI功能的无线传感器进无线连接，接收所述具有WIFI功能的无线传感器的数据。

进一步地，所述数据采集模块为RS485模块。

进一步地，所述无线收发模块为ZigBee模块。

本实用新型还提供一种电子系统，所述电子系统包括用于将现场数据无线传输到设置在远离现场的监控中心的远程终端装置，所述远程终端装置为前述基于4G的远程终端装置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供一种基于4G的远程终端装置及系统，所述远程终端装置通过设置控制器，与所述控制器相连的数据采集模块、无线收发模块、WIFI模块和4G模块，所述WIFI模块用于将现场数据通过连接WIFI路由设备的因特网传输到监控中心，所述4G模块用于将现场数据无线传输到监控中心实现了现场数据向监控中心的远距离传输。通过设置WIFI模块和4G模块，所述远程终端装置可以提供两种远程终端装置与监控中心进行数据通信的方式，具有通信距离远、传输速率快、可靠性高等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种基于4G的远程终端装置的组成框图；

图2为图1中4G模块与控制器的中央处理器的连接示意图；

图3为本实用新型另一实施例一种电子系统的组成框图。

图中：1-远程终端装置，2-无线传感器，3-监控中心，11-控制器，12-数据采集模块，13-无线收发模块，14-WIFI模块，15-4G模块，16-存储模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型实施例一种基于4G的远程终端装置的组成框图如图1所示，所述远程终端装置包括：控制器11，与所述控制器11相连的数据采集模块12、无线收发模块13、WIFI模块14和4G模块15。其中，

所述数据采集模块12，与现场仪表有线连接，用于采集所述现场仪表的数据，并送至所述控制器11进行存储和处理；

所述无线收发模块13，用于无线接收设置在现场的无线传感器的数据，并送至所述控制器11进行存储和处理；

所述WIFI模块14，用于在所述控制器11的作用下，将现场数据通过连接WIFI路由设备的因特网传输到监控中心；

所述4G模块15，用于在所述控制器11的作用下，将现场数据无线传输到监控中心。

所述现场数据包括来自所述无线传感器的数据和所述现场仪表的数据。

在本实施例中，所述控制器11是所述远程终端装置的控制和处理中心，主要用于控制、协调其它模块的正常工作。所述控制器11主要由微处理器和一些外围电路组成，通过运行软件实现数据处理和控制功能。

在本实施例中，所述数据采集模块12与现场仪表有线连接，用于采集所述现场仪表的数据，并送至所述控制器11进行数据处理、存储。所述现场仪表是用于对现场数据进行测量监测的仪器。由于所述现场仪表与所述远程终端装置距离较近，因此采取有线方式与所述数据采集模块12连接。

在本实施例中，所述无线收发模块13用于无线接收现场的无线传感器的数据，并送至所述控制器11进行数据处理、存储。所述无线传感器设置在现场，用于获取现场的数据，如设备的电流或环境温度值等，并将所获取的数据转换成射频信号，无线传输到所述无线收发模块13。在某些应用场合，所述无线收发模块13在所述控制器11作用下，还可以向现场无线发送控制指令(来自监控中心)，对现场的设备进行控制，如切断电源等。

在本实施例中，所述WIFI模块14用于在所述控制器11的作用下，将来自所述无线传感器的数据和所述现场仪表的数据通过连接WIFI路由设备的因特网传输到监控中心。当然，也可以接收来自监控中心的数据(如控制指令)，实现现场与监控中心之间的数据通信。所述WIFI模块14工作在2.4GHz频段，2.4GHz是IEEE802.11b/g WLAN标准规定的最常用的无线电频段，2.4GHz无线电频段的频率范围为2.4～2.4835GHz，共83.5MHz带宽，划分为14个子信道，每个子信道宽度为22MHz，相邻信道的中心频点间隔5MHz。WIFI模块14属于近距离无线通信模块，最大覆盖半径为100m左右。

在本实施例中，所述4G模块15主要用于在所述控制器11的作用下，将来自所述无线传感器的数据和所述现场仪表的数据无线传输到监控中心；当然，也可以接收来自监控中心的数据，实现现场与监控中心之间的数据通信。所述4G模块15采用第四代移动通信技术，可工作于TD-LTE和FDD-LTE两种制式。4G集3G与WLAN于一体，能够快速、高质量地传输数据音频、视频图像等数据。4G能够以100Mbps以上的速度下载，能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。本实施例采用4G模块只是一种较佳的实施例，除了4G模块，还可以采用其它通信模块，如3G模块。与其它通信模块相比，4G模块具有数据传输快、通信质量好、可靠性高、网络频谱宽和频率使用率高等优点。所述4G模块15与所述控制器11的电连接图如图2所示，所述控制器11主要由AT91SAM9X25型微处理器组成；4G模块15采用芯片ME909s-821，通过USB2.0接口与所述4G模块15进行数据通信。图2只是给出了所述控制器11和所述4G模块15的一种具体实现方法，并不限于上述两种芯片。

在本实施例中，通过设置WIFI模块14和4G模块15，可以提供两种远程终端装置与监控中心进行数据通信的方式或通道(因特网和无线通道)，正常情况下，用户可以任选一种通信方式；当其中一个通道出现故障时，如芯片故障或信号不好，可以转换到另一个通道，大大提高了可靠性。

作为一种可选实施例，所述远程终端装置还包括与所述控制器11相连的存储模块16。

在本实施例中，所述远程终端装置还包括与所述控制器11相连的存储模块16，用于存储来自所述无线传感器和现场仪表的数据。所述控制器11一般包含存储单元，但是，当需要存储的数据量很大时，所述控制器11的存储单元的容量将不能满足需求，需要配置大容量的本地存储器。

作为一种可选实施例，所述WIFI模块14与现场具有WIFI功能的无线传感器无线连接，接收所述具有WIFI功能的无线传感器的数据。

本实施例给出了所述WIFI模块14的另一种应用，那就是，如果现场安装了具有WIFI功能的无线传感器，所述WIFI模块14可以与所述具有WIFI功能的无线传感器进行无线连接，接收所述具有WIFI功能的无线传感器的数据，并送至所述控制器11进行存储和处理，处理后的数据可以选用上述两种通信方式中的一种传输至监控中心。

作为一种可选实施例，所述数据采集模块12为RS485模块。

在本实施例中，所述数据采集模块12采用RS485模块。RS485模块采用标准的Modbus RTU协议，有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用；现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。

作为一种可选实施例，所述无线收发模块13为ZigBee模块。

在本实施例中，所述无线收发模块13采用ZigBee模块。ZigBee模块具有低复杂度、低功耗、低成本等优点，其技术方案介于无线标记技术和蓝牙之间。主要用于近距离无线连接。ZigBee模块适用IEEE802.15.4标准，能够在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。

另一实施例一种电子系统，如图3所示，包括用于将现场数据无线传输到设置在远离现场的监控中心3的远程终端装置1，所述远程终端装置1为前面实施例中的基于4G的远程终端装置。

在本实施例中，所述电子系统还可以包括设置在现场的无线传感器2和设置在远离现场的监控中心3。所述无线传感器2设置在现场，用于采集现场被监控设备或环境的数据，并无线发送到所述远程终端装置1；所述远程终端装置1对来自所述无线传感器2的数据进行处理后，可以采用前述的两种通信方式将处理后的数据传送到所述监控中心3。当然，所述电子系统还可以包括设置在现场的监测仪表(图3中未画出)，所述监测仪表与所述远程终端装置1有线连接，所述监测仪表的数据经所述远程终端装置1处理后，仍然可以采用两种通信方式传送到所述监控中心3。

上述仅对本实用新型中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本实用新型的保护范围。