基于物联网的工业现场智能通讯管理机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于物联网的工业现场智能通讯管理机，隶属智能监测装置领域，主要适用于对工厂和企业用能的采集、监测和管理层面。
【背景技术】
[0002]传统的能耗监测系统装置只能对主要的耗能结点进行监测，统计整体的能耗情况，缺乏对具体用能的监测，因此存在大量的管理盲区；同时在数据采集方面，传统的多采用手工记录，缺乏数据的实时性，即使存在智能采集系统，但也只是针对单一类型的用能设备进行采集，使用范围非常有限；此外传统的能耗监测系统对各类采集的用能数据进行网络传输时，往往需要另外配置独立的传输设备，接线复杂，配置难度高，给现场安装人员造成一定负担。也有一些先进的能耗监测系统采用工业控制机PLC作为数据采集的核心，但是整体价位比较高，限制了产品的推广。
【发明内容】
[0003]通过克服传统能耗监测系统装置的不足，本实用新型提供了一种基于物联网的工业现场智能通讯管理机。其集成度高、功能强大，根据协议适配功能自动组成通讯内部网络，支持数据的汇总和分析，具备不断电添加和删除设备功能、任意节点出现异常都不会影响系统整体工作，维护方便，实用性强；其次友好的用户接口，直观方便查看设备运行状态以及异常状况，异常状况可以显示到具体的仪表类型和原因。同时通过简单人机交互，快速完成信息更新和系统调整；互补的双存储模式可以按照实际需要选择不同存储方式，既可以满足数据的及时更新也可以实现数据的永久保存，使设备不受掉电的影响，使用起来更灵活、操作更简单；集成性的以太网接口，体积小、配置简单、稳定性好、速度高、与PC机连接方便；
[0004]本实用新型技术方案:本实用新型整体结构包含多路数据采集模块、互补型双存储模块、以太网传输模块、用户接口模块、电源模块5部分组成:
[0005]多路数据采集模块是基于RS485总线网络的数据采集和控制模块，由低成本、低能耗的微处理器和RS485接口组成。微处理器具备较高的运行速度以及较强的数据处理能力，可以将1 口配置成不同的接口类型。RS485接口采用增强型的RS 485收发器芯片、采用全双工通信、最多可以容纳256个结点，满足多设备的数据采集需求。该模块具备较强的通用性和可扩展性，稳定可靠、易于实现，可以实现对水、电、蒸汽、压缩空气和天然气等用能设备的多通道远距离测控；
[0006]互补型双存储模块包括外部Flash数据存储和SD卡存储，分别实现对不同信息的保存。Flash存储通过SPI接口与微处理器连接，存储现场用能监测设备的配置信息(包括初始化配置与用户配置)，实现一次写入，永久保存，使配置信息不再受SD卡插拔的影响；SD卡存储提供了良好的补遗机制，通过SD1接口与微处理器连接。它主要存储需要配置的信息(设备类型、数量和地址等)和历史信息，它配置简单，更改方便，可以根据现场实际情况写入不同配置信息，通过存储数据，实现对历史数据的保存，方便数据的查询和恢复，当整个装置出现损坏时，SD卡可以方便拆卸，实现数据整体转移。双存储模式互相配合使装置使用更灵活，可靠性更强；
[0007]以太网传输模块支持TCP、UDP协议和网络中断自动恢复连接功能。提供功能强大的基于Windows平台的管理配置工具，所有设置都可以通过简单的网页配置实现，可灵活配置IP地址、Server和Client模式等。以太网模块通过SPI接口与MCU相连；
[0008]用户接口模块包含按键接口和显示接口，实现与系统操作者之间进行信息交换和传输。显示接口能够直观地显示时间和系统运行状态，在用能设备出现故障时，会通过界面显示和命令查询两种方法进行提示。按键接口能够实现系统状态的查询和参数的设置，操作简单，查询方便；
[0009]电源模块主要包含稳压电路和滤波电路，负责对整个电路供电，具备过载保护、过电流保护的功能和电磁兼容性好、瞬变响应快的优点；
[0010]本实用新型的有益效果是:通过多路数据采集、存储和传输，可以及时获取现场能耗信息，并以此作为能耗管理的依据，实现能源的最优利用。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明:
[0012]图1是本实用新型的电路原理图；
[0013]图2为本实用新型的多路数据采集模块结构示意图；
[0014]图3为本实用新型的双数据存储结构示意图；
[0015]图4为本实用新型的以太网模块结构示意图；
[0016]图5为本实用新型的用户接口模块结构示意图；
[0017]图6为本实用新型的RS-232/485接口示意图；
[0018]图7为本实用新型电源模块的示意图；
[0019]图8为本实用新型电源模块外形结构图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图详细叙述本实用新型的【具体实施方式】:
[0021]如图1所示，基于物联网的工业现场智能通讯管理机是由多路数据采集模块、互补型双存储器模块、以太网模块、用户接口模块、电源模块组成。多路数据采集模块采用RS-485接口，直接和微处理器的USART连接，通过串口配置对现场用能设备进行实时监测；FLASH存储模块通过SPI接口直接和微处理器的SPI总线连接，实现对配置信息的断电保存。SD卡存储模块通过SD1接口和微处理器相连，通过文件系统配置，可以满足不同格式的数据存储。以太网模块通过SPI总线与微处理器相连，传输速度可达25Mbps，满足数据的高速、稳定、不间断传输；
[0022]如图2所示，RS-485接口模块可以满足网络性和多功能性需求，随着不断增强的功能要求，可以通过编程软件对用能设备进行功能设置，同时与远方监控终端配合，实现远程在线监控；
[0023]如图3所示，FLASH和SD卡双存储模式满足不同需求的数据存储要求。FLASH存储模块主要用于存放配置信息和变更信息，避免设备的多次配置。SD卡主要保存历史信息，便于后续的查询和恢复，拆卸方便，受系统影响小。两种存储模式互补使用，使设备性能达到最优；
[0024]如图4所示，以太网模块利用以太网技术通过RJ-45接口即可接入局域网或因特网，系统选择Wiznet公司的W5100作为实现入网的控制芯片，与微处理器之间通过SPI总线通信。W5100支持TCP、UDP、ARP等网络协议，4个独立的Socket通信可同时运行，内部16K字节的发送\接收缓冲区可快速进行数据交换，最大通信速率达到25Mbps，提供多种总线(并行总线和SPI总线)；
[0025]如图5所示，用户接口模块示意图，IXD模块是由控制驱动模块、接口电路构成，结构紧凑。LCD驱动模块具备较强的移植性和可扩展性，能够把需要的信息及时反应出来，使用方便。按键采用扫描方式实现查询和设置功能。LCD和按键配合，显示对应的用户设置和系统的运行状态。IXD模块、按键直接和微控制器的1 口连接；
[0026]如图6所示，为本实用新型的RS-232/485接口示意图，该电路可用于连接RS-232/485接口的用能监测设备；
[0027]如图7所示，为本实用新型的电源模块示意图，采用不同的降压芯片可以提供5V~3.3V的电源，给微控制器和各个模块供电；
[0028]如图8所示，为本实用新型的外形结构图，它是由多路数据采集模块、互补型双存储模块、以太网传输模块、用户接口模块、电源模块5部分结合而成。
【主权项】
1.基于物联网的工业现场智能通讯管理机，它包含多路数据采集模块、互补型双存储模块、数据传输模块、用户接口模块和电源模块，数据采集模块通过RS485接口和现场用能监测设备相连，实现对设备的顺序采集；数据存储模块采用FLASH和SD卡双存储模式，实现互补存储；数据传输模块采用以太网模块实现数据的网络传输；用户接口模块实现设备的设置、查询和显示功能；电源模块为微控制器和所有模块提供电源，数据采集模块、数据存储模块、数据传输模块和用户接口模块都通过对应接口和微控制器直接相连，实现数据采集、存储、传输功能。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的工业现场智能通讯管理机，其特征在于数据存储模块具备双存储模式，实现互补功能:一个保存配置参数；一个保存传输数据。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的工业现场智能通讯管理机，其特征在于数据传输模块直接采用以太网接口模块，只需要通过简单网页配置，就可以实现数据高速可靠传输。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的工业现场智能通讯管理机，其特征在于多路数据采集模块支持不同类型、不同型号的用能设备实时监测。
5.根据权利要求2所述的基于物联网的工业现场智能通讯管理机，其特征在于双存储模式中的SD卡模块提供了良好的补遗机制，可以实现参数的一次性配置和数据的历史存储。
6.根据权利要求2所述的基于物联网的工业现场智能通讯管理机，其特征在于双存储模式中的外部FLASH存储模块提供了良好的配置参数存储功能，可以对配置参数实现多次配置，永久保存。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的工业现场智能通讯管理机，其特征在于用户接口模块提供了良好的人机交互界面，可以实现时间设置和版本查询，并通过LCD液晶显示系统整体的运行状态。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的工业现场智能通讯管理机，其特征在于电源模块通过外部获取供电，经过滤波和稳压实现对整个装置供电。
【专利摘要】本实用新型公开一种基于物联网的工业现场智能通讯管理机，它由内置的数据采集模块、双数据存储模块、数据传输模块、用户接口模块、电源模块组成。数据采集模块支持不同协议，不同类型的设备数据采集，克服以往只能对单一型号，单一协议设备进行采集的缺陷；双数据存储模块可以根据实际需要对数据进行存储和更新；数据传输模块采用集成以太网接口模式，通过简单网页配置实现数据的高速、高效、可靠传输；电源模块采用滤波和稳压处理，输出2种电压类型，给整个装置提供电源。
【IPC分类】H04L29-08
【公开号】CN204272175
【申请号】CN201420659980
【发明人】鲁彦玉, 郭金涛, 杨静
【申请人】武汉麦希力德科技有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年11月7日