一种基于物联网的工控采集系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出的基于物联网的工控采集系统，能够满足物联网发展的需求，方便、快捷的组建物联网网络，能够为物联网提供高性能、高稳定性、低价位、低功耗的传感器接入产品；具有设备丰富的IO资源，具有很强的适应能力，可灵活的配置以满足各种工业环境进行工控采集的需求，为物联网发展提供了必要的硬件支持。
【专利说明】一种基于物联网的工控采集系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及工控采集领域，尤其涉及一种基于物联网的工控采集系统。
【背景技术】
[0002]传统的工控采集是在工业控制机或PC机上安装相应的数据采集设备，就地进行数据采集及测量分析，是一种单机本地化的测量系统。随着社会技术的进步，工控采集需要面对的采集节点越来越多，数据也越来越庞大，而工业局域网和internet的出现,使得通过网络系统进行工控采集的控制成为可能。
[0003]但是采用网络系统控制存在的问题是，网络系统控制组成复杂，设备和软件开发成本高，调试、维护困难，不便于工位与系统之间的分层管理，开发周期长，控制系统再现率低，从而导致工业控制系统中无法普及网络系统控制，限制了制造业的规模发展，影响了产品更新换代的速度。
[0004]作为新一代信息技术的重要组成部分，一种被称为“物联网”的网络逐渐发展起来，物联网(Internet of Things)顾名思义就是“物物相连的互联网”，指的是将各种信息传感设备，如传感器节点、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网框架应该由安全的API接口、骨干网络、可通过标准接口接入到骨干网络的设备网络构成；其有两层意思:其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
[0005]在物联网应用中有三项关键技术，分别是传感器技术、RFID标签以及嵌入式系统技术。
[0006]鉴于物联网具有上述诸多优点，因此现有技术中已经有了将物联网技术用于工控采集领域，以实现采集设备的智能管理，但是由于目前的工控采集系统一般都是由电源、主控板、通信模块以及采集模块拼装而成，安装环境复杂，电磁干扰等不利影响较大，设备的运行稳定性也较差，运行和维护较为费时费力，已不能满足新兴的物联网需求。
[0007]因此有必要借助物联网的优势提出工控采集的新的解决方案。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0009]根据本发明的实施方式，提出一种基于物联网的工控采集系统，该系统包括中央处理器1、4分支数字量输入接口 21、4分支数字量输出接口 22、4分支模拟量输入接口 23、第一光电隔离电路2、第一存储器31、第二存储器32、第三存储器33、第四存储器34、高频处理电路6、音源输出接口 61、音源输入接口 62、第一 UART接口 71、TD-LTE控制电路12、TD-LTE模块13、第三UART接口 73、高速DSP24、第二光电隔离电路15、7分支数字量输出接口 17、8分支数字量输入接口 18和11分支模拟量输入接口 19 ；
[0010]其中，4分支数字量输入接口 21的数字量输出端通过第一光电隔离电路2与中央处理器I的数字量输入端连接，4分支数字量输出接口 22的数字量输入端通过第一光电隔离电路2与中央处理器I的数字量输出端连接，4分支模拟量输入接口 23的模拟量输出端通过第一光电隔离电路2与中央处理器I的模拟量输入端连接；第一存储器31的数据输入端与中央处理器I的第一数据输出端连接；第二存储器32的数据输入端与中央处理器I的第二数据输出端连接；第三存储器33的数据输入端与中央处理器I的第三数据输出端连接；第四存储器34的数据输入端与中央处理器I的第四数据输出端连接；音源输出接口61的音源输入端通过高频处理电路6与中央处理器I的音源输出端连接；音源输入接口 62的音源输出端通过高频处理电路6与中央处理器I的音源输入端连接；高速DSP24的第一高速数字信号输出或输入端通过第三UART接口 73与中央处理器I的高速数字信号输入或输出端连接分支数字量输出接口 17的数字量输入端通过第二光电隔离电路15与高速DSP24的数字量输出端连接，8分支数字量输入接口 18的数字量输出端通过第二光电隔离电路15与高速DSP24的数字量输入端连接，11分支模拟量输入接口 19的模拟量输出端通过第二光电隔离电路15与高速DSP24的模拟量输入端连接；中央处理器I的TD-LTE控制信号输出端与TD-LTE控制电路12的信号输入端连接，TD-LTE控制电路12的TD-LTE信号输入或输出端与TD-LTE模块13的第一 TD-LTE信号输出或输入端连接，TD-LTE模块13的第二 TD-LTE信号输出或输入端通过第一 UART接口 71与中央处理器I的TD-LTE信号输出或输入端连接。
[0011]根据本发明的优选实施方式，所述第一存储器31、第二存储器32、第三存储器33、第四存储器34可以是SDRAM存储器、N0RFLASH存储器、NAND FLASH存储器或者SD存储卡的一种，且四个存储器互不相同。
[0012]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括UART接口扩展电路7、第四UART接口 74、第五UART接口 75、第六UART接口 76、第七UART接口 77、蓝牙射频通信模块81、315M射频通信模块82和射频识别模块83，所述蓝牙射频通信模块81的蓝牙射频信号输入或输出端通过第四UART接口 74与UART接口扩展电路7的蓝牙射频信号输入或输出端连接，315M射频通信模块82的315M射频信号输入或输出端通过第五UART接口 75与UART接口扩展电路7的315M射频信号输入或输出端连接，射频识别模块83的射频识别信号输入或输出端通过第六UART接口 76与UART接口扩展电路7的射频识别信号输入或输出端连接，第七UART接口 77的串行信号输入或输出端与UART接口扩展电路7的串行信号输出或输入端连接，所述UART接口扩展电路7的串行扩展信号输入或输出端与中央处理器I的串行扩展信号输出或输入端连接。
[0013]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括USB转换电路5和四个USB转换接口 51，所述四个USB转换接口 51的USB信号输出或输入端通过USB转换电路5与中央处理器I的USB信号输入或输出端连接。
[0014]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括第二 UART接口 72、第一 RS485接口或RS232接口 14、第三光电隔离电路16、2分支4_20mA电流输出接口 20、2分支0-10V电压输出接口 29和第二 RS485接口或RS232接口 30，2分支4_20mA电流输出接口 20的电流信号输入或输出端通过第三光电隔离电路16与高速DSP24的电流信号输入或输出端连接；2分支O-1OV电压输出接口 29的电压信号输入或输出端通过第三光电隔离电路16与高速DSP24的电压信号输入或输出端连接；第一 RS485接口或RS232接口 14的信号输入或输出端通过第二 UART接口 72与中央处理器I的信号输出或输入端连接；第二 RS485接口或RS232接口 30的信号输入或输出端与高速DSP24的信号输出或输入端连接。
[0015]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括触摸屏键盘91和键盘接口电路9，所述触摸屏键盘91的键盘信号输出端通过键盘接口电路9与中央处理器I的键盘信号输入端连接。
[0016]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括LED显示屏10，所述LED显示屏10的显示信号输入端与中央处理器I的第一显示信号输出端连接。
[0017]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括显示器28和显示电路27，所述显示器28的显示信号输入端通过显示电路27与中央处理器I的第二显示信号输出端连接。
[0018]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括摄像头11，所述摄像头11的摄像信号输出端与中央处理器I的摄像信号输入端连接。
[0019]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括设备复位电路8，所述设备复位电路8的复位信号输出端与中央处理器I的复位信号输入端连接。
[0020]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括电源电路41、电源智能管理单元42、网络接口电路25和以太网接口 26，电源电路41的电源信号输出端与中央处理器I的电源信号输入端连接，电源智能管理单元42的电源管理信号输出端与电源电路41的电源管理信号输入端连接；网络接口电路25的信号输入或输出端与中央处理器I的串行扩展信号输出或输入端连接；网络接口电路25的以太网信号输出或输入端与以太网接口 26的以太网信号输入或输出端连接。
[0021]本发明提出的基于物联网的工控采集系统，能够满足物联网发展的需求，方便、快捷的组建物联网网络，能够为物联网提供高性能、高稳定性、低价位、低功耗的传感器接入产品；具有设备丰富的1资源，具有很强的适应能力，可灵活的配置以满足各种工业环境进行工控采集的需求，为物联网发展提供了必要的硬件支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0023]附图1示出了根据本发明实施方式的基于物联网的工控采集系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0025]根据本发明的实施方式，如附图1所示，公开一种基于物联网的工控采集系统，该系统包括中央处理器1、4分支数字量输入接口 21、4分支数字量输出接口 22、4分支模拟量输入接口 23、第一光电隔离电路2、第一存储器31、第二存储器32、第三存储器33、第四存储器34、高频处理电路6、音源输出接口 61、音源输入接口 62、第一 UART接口 71、TD_LTE控制电路12、TD-LTE模块13、第三UART接口 73、高速DSP24、第二光电隔离电路15、7分支数字量输出接口 17、8分支数字量输入接口 18和11分支模拟量输入接口 19 ；
[0026]其中，4分支数字量输入接口 21的数字量输出端通过第一光电隔离电路2与中央处理器I的数字量输入端连接，4分支数字量输出接口 22的数字量输入端通过第一光电隔离电路2与中央处理器I的数字量输出端连接，4分支模拟量输入接口 23的模拟量输出端通过第一光电隔离电路2与中央处理器I的模拟量输入端连接；第一存储器31的数据输入端与中央处理器I的第一数据输出端连接；第二存储器32的数据输入端与中央处理器I的第二数据输出端连接；第三存储器33的数据输入端与中央处理器I的第三数据输出端连接；第四存储器34的数据输入端与中央处理器I的第四数据输出端连接；音源输出接口61的音源输入端通过高频处理电路6与中央处理器I的音源输出端连接；音源输入接口 62的音源输出端通过高频处理电路6与中央处理器I的音源输入端连接；高速DSP24的第一高速数字信号输出或输入端通过第三UART接口 73与中央处理器I的高速数字信号输入或输出端连接分支数字量输出接口 17的数字量输入端通过第二光电隔离电路15与高速DSP24的数字量输出端连接，8分支数字量输入接口 18的数字量输出端通过第二光电隔离电路15与高速DSP24的数字量输入端连接，11分支模拟量输入接口 19的模拟量输出端通过第二光电隔离电路15与高速DSP24的模拟量输入端连接；中央处理器I的TD-LTE控制信号输出端与TD-LTE控制电路12的信号输入端连接，TD-LTE控制电路12的TD-LTE信号输入或输出端与TD-LTE模块13的第一 TD-LTE信号输出或输入端连接，TD-LTE模块13的第二 TD-LTE信号输出或输入端通过第一 UART接口 71与中央处理器I的TD-LTE信号输出或输入端连接。
[0027]根据本发明的优选实施方式，所述第一存储器31、第二存储器32、第三存储器33、第四存储器34可以是SDRAM存储器、N0RFLASH存储器、NAND FLASH存储器或者SD存储卡的一种，且四个存储器互不相同。
[0028]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括UART接口扩展电路7、第四UART接口 74、第五UART接口 75、第六UART接口 76、第七UART接口 77、蓝牙射频通信模块81、315M射频通信模块82和射频识别模块83，所述蓝牙射频通信模块81的蓝牙射频信号输入或输出端通过第四UART接口 74与UART接口扩展电路7的蓝牙射频信号输入或输出端连接，315M射频通信模块82的315M射频信号输入或输出端通过第五UART接口 75与UART接口扩展电路7的315M射频信号输入或输出端连接，射频识别模块83的射频识别信号输入或输出端通过第六UART接口 76与UART接口扩展电路7的射频识别信号输入或输出端连接，第七UART接口 77的串行信号输入或输出端与UART接口扩展电路7的串行信号输出或输入端连接，所述UART接口扩展电路7的串行扩展信号输入或输出端与中央处理器I的串行扩展信号输出或输入端连接。
[0029]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括USB转换电路5和四个USB转换接口 51，所述四个USB转换接口 51的USB信号输出或输入端通过USB转换电路5与中央处理器I的USB信号输入或输出端连接。
[0030]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括第二 UART接口 72、第一 RS485接口或RS232接口 14、第三光电隔离电路16、2分支4_20mA电流输出接口 20、2分支0-10V电压输出接口 29和第二 RS485接口或RS232接口 30，2分支4_20mA电流输出接口 20的电流信号输入或输出端通过第三光电隔离电路16与高速DSP24的电流信号输入或输出端连接；2分支0-10V电压输出接口 29的电压信号输入或输出端通过第三光电隔离电路16与高速DSP24的电压信号输入或输出端连接；第一 RS485接口或RS232接口 14的信号输入或输出端通过第二 UART接口 72与中央处理器I的信号输出或输入端连接；第二 RS485接口或RS232接口 30的信号输入或输出端与高速DSP24的信号输出或输入端连接。
[0031]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括触摸屏键盘91和键盘接口电路9，所述触摸屏键盘91的键盘信号输出端通过键盘接口电路9与中央处理器I的键盘信号输入端连接。
[0032]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括LED显示屏10，所述LED显示屏10的显示信号输入端与中央处理器I的第一显示信号输出端连接。
[0033]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括显示器28和显示电路27，所述显示器28的显示信号输入端通过显示电路27与中央处理器I的第二显示信号输出端连接。
[0034]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括摄像头11，所述摄像头11的摄像信号输出端与中央处理器I的摄像信号输入端连接。
[0035]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括设备复位电路8，所述设备复位电路8的复位信号输出端与中央处理器I的复位信号输入端连接。
[0036]根据本发明的另一实施方式，所述基于物联网的工控采集系统还包括电源电路41、电源智能管理单元42、网络接口电路25和以太网接口 26，电源电路41的电源信号输出端与中央处理器I的电源信号输入端连接，电源智能管理单元42的电源管理信号输出端与电源电路41的电源管理信号输入端连接；网络接口电路25的信号输入或输出端与中央处理器I的串行扩展信号输出或输入端连接；网络接口电路25的以太网信号输出或输入端与以太网接口 26的以太网信号输入或输出端连接。
[0037]本发明的中央控制器I采用32位的ARM9核心处理器，通过CPU的GP1扩展了4分支数字量输入4分支开量输出电路和4模拟量输入电路。并配置了设备复位电路、触摸屏式键盘接口电路、IXD显示接口电路、显示器接口电路、4分支USB接口扩电路、RS232/RS485UART接口电路、TD-LTE模块与控制电路、音源输入输出电路、闪存存储器电路、SD总线电路、SDRAM电路、以太网接口电路，电源电路，时钟电路、系统总线外扩四分支RS232电路。串行总线还扩展了一片高速的信号处理器数据采集单元，蓝牙扩展模块接口，315M接口、RFID接口。高速信号处理器采集单元通过系统总线外扩了 8分支数字量输入接口，7分支数字量输出接口，11分支模拟量输入接口。电源采用铅酸蓄电池专用芯片及一块小型单片机，构成了设备供电的智能管理单元。本发明能够实现人机对话:可灵活的配置UC0S、LINUX、WINCE组态系统，图形化显示界面，简单易操作，增强了人机对话能力。
[0038]本发明具有设备丰富的1资源，具有很强的适应能力，可灵活的配置多种一体化变送器以满足各种工业环境进行工控采集的需求。为物联网发展提供了必要的硬件支持。此外，本发明还具有如下特点:支持本地24位真彩显示屏(支持VGA显示器)；TD-LTE支持多中心传送(模块非独立TD-LTE DTU方式);支持蓝牙:短距2.4G无线模块；支持RFID:RFID射频；软件支持本地和远程升级；电源智能管理:采用智能MCU单独管理，可以保持本机24小时不间断供电，并定期进行电瓶的充放电操控，并实时监控电源的电压，放电电流，充电电流，及设备供电状态(电瓶供电，还是市电)；可采用多种的操作系统，UCOS, LINUX,WINCE，组态系统，图形化显示界面，简单易操作，增强了人机对话能力。
[0039]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种基于物联网的工控采集系统，该系统包括中央处理器1、4分支数字量输入接口21、4分支数字量输出接口 22、4分支模拟量输入接口 23、第一光电隔离电路2、第一存储器31、第二存储器32、第三存储器33、第四存储器34、高频处理电路6、音源输出接口 61、音源输入接口 62、第一 UART接口 71、TD-LTE控制电路12、TD-LTE模块13、第三UART接口 73、高速DSP24、第二光电隔离电路15、7分支数字量输出接口 17、8分支数字量输入接口 18和11分支模拟量输入接口 19 ； 其中，4分支数字量输入接口 21的数字量输出端通过第一光电隔离电路2与中央处理器I的数字量输入端连接，4分支数字量输出接口 22的数字量输入端通过第一光电隔离电路2与中央处理器I的数字量输出端连接，4分支模拟量输入接口 23的模拟量输出端通过第一光电隔离电路2与中央处理器I的模拟量输入端连接；第一存储器31的数据输入端与中央处理器I的第一数据输出端连接；第二存储器32的数据输入端与中央处理器I的第二数据输出端连接；第三存储器33的数据输入端与中央处理器I的第三数据输出端连接;第四存储器34的数据输入端与中央处理器I的第四数据输出端连接；音源输出接口 61的音源输入端通过高频处理电路6与中央处理器I的音源输出端连接；音源输入接口 62的音源输出端通过高频处理电路6与中央处理器I的音源输入端连接；高速DSP24的第一高速数字信号输出或输入端通过第三UART接口 73与中央处理器I的高速数字信号输入或输出端连接；7分支数字量输出接口 17的数字量输入端通过第二光电隔离电路15与高速DSP24的数字量输出端连接，8分支数字量输入接口 18的数字量输出端通过第二光电隔离电路15与高速DSP24的数字量输入端连接，11分支模拟量输入接口 19的模拟量输出端通过第二光电隔离电路15与高速DSP24的模拟量输入端连接；中央处理器I的TD-LTE控制信号输出端与TD-LTE控制电路12的信号输入端连接，TD-LTE控制电路12的TD-LTE信号输入或输出端与TD-LTE模块13的第一 TD-LTE信号输出或输入端连接，TD-LTE模块13的第二 TD-LTE信号输出或输入端通过第一 UART接口 71与中央处理器I的TD-LTE信号输出或输入端连接。
2.如权利要求1所述的系统，所述第一存储器31、第二存储器32、第三存储器33、第四存储器34可以是SDRAM存储器、NOR FLASH存储器、NANDFLASH存储器或者SD存储卡的一种，且四个存储器互不相同。
3.如权利要求1或2所述的系统，所述基于物联网的工控采集系统还包括UART接口扩展电路7、第四UART接口 74、第五UART接口 75、第六UART接口 76、第七UART接口 77、蓝牙射频通信模块81、315M射频通信模块82和射频识别模块83，所述蓝牙射频通信模块81的蓝牙射频信号输入或输出端通过第四UART接口 74与UART接口扩展电路7的蓝牙射频信号输入或输出端连接，315M射频通信模块82的315M射频信号输入或输出端通过第五UART接口 75与UART接口扩展电路7的315M射频信号输入或输出端连接，射频识别模块83的射频识别信号输入或输出端通过第六UART接口 76与UART接口扩展电路7的射频识别信号输入或输出端连接，第七UART接口 77的串行信号输入或输出端与UART接口扩展电路7的串行信号输出或输入端连接，所述UART接口扩展电路7的串行扩展信号输入或输出端与中央处理器I的串行扩展信号输出或输入端连接。
4.如权利要求1-3其中之一所述的系统，所述基于物联网的工控采集系统还包括USB转换电路5和四个USB转换接口 51，所述四个USB转换接口 51的USB信号输出或输入端通过USB转换电路5与中央处理器I的USB信号输入或输出端连接。
5.如权利要求4所述的系统，所述基于物联网的工控采集系统还包括第二UART接口72、第一 RS485接口或RS232接口 14、第三光电隔离电路16、2分支4_20mA电流输出接口20、2分支O-1OV电压输出接口 29和第二 RS485接口或RS232接口 30，2分支4_20mA电流输出接口 20的电流信号输入或输出端通过第三光电隔离电路16与高速DSP24的电流信号输入或输出端连接；2分支0-10V电压输出接口 29的电压信号输入或输出端通过第三光电隔离电路16与高速DSP24的电压信号输入或输出端连接；第一 RS485接口或RS232接口 14的信号输入或输出端通过第二 UART接口 72与中央处理器I的信号输出或输入端连接；第二 RS485接口或RS232接口 30的信号输入或输出端与高速DSP24的信号输出或输入端连接。
6.如权利要求1、3或5所述的系统，所述基于物联网的工控采集系统还包括触摸屏键盘91和键盘接口电路9，所述触摸屏键盘91的键盘信号输出端通过键盘接口电路9与中央处理器I的键盘信号输入端连接。
7.如权利要求6所述的系统，所述基于物联网的工控采集系统还包括LED显示屏10，所述LED显示屏10的显示信号输入端与中央处理器I的第一显示信号输出端连接。
8.如权利要求6所述的系统，所述基于物联网的工控采集系统还包括显示器28和显示电路27，所述显示器28的显示信号输入端通过显示电路27与中央处理器I的第二显示信号输出端连接。
9.如权利要求8所述的系统，所述基于物联网的工控采集系统还包括摄像头11，所述摄像头11的摄像信号输出端与中央处理器I的摄像信号输入端连接。
10.如权利要求9所述的系统，所述基于物联网的工控采集系统还包括设备复位电路8，所述设备复位电路8的复位信号输出端与中央处理器I的复位信号输入端连接。
11.如权利要求9所述的系统，所述基于物联网的工控采集系统还包括电源电路41、电源智能管理单元42、网络接口电路25和以太网接口 26，电源电路41的电源信号输出端与中央处理器I的电源信号输入端连接，电源智能管理单元42的电源管理信号输出端与电源电路41的电源管理信号输入端连接；网络接口电路25的信号输入或输出端与中央处理器I的串行扩展信号输出或输入端连接；网络接口电路25的以太网信号输出或输入端与以太网接口 26的以太网信号输入或输出端连接。
【文档编号】G05B19/042GK104166363SQ201410428904
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】毛力 申请人:四川九成信息技术有限公司