一种应用于太阳能中央热水工程的通讯网络装置的制作方法

本实用新型涉及太阳能中央热水工程领域，尤其涉及一种应用于太阳能中央热水工程的通讯网络装置。

背景技术：

目前，各种通信方式的控制系统被广泛应用于太阳能热水工程，以提高系统运行的数字化和信息化，减少系统管理和维护的人力物力投入。但是，在太阳能热水工程与物联网技术相结合方面，还存在通讯网络成本高、安全性差、通信距离受限等问题。实用新型专利（授权公告号CN 203083171 U）提出一种太阳能热水系统通信网络方案，太阳能控制仪表通过RS485通信端口相连，采用Wi-Fi技术联接互联网云服务平台。实用新型专利（授权公告号CN 204115254 U）提出太阳能热水系统采用电力线载波通信和无线通信方式，无线传输媒介为GPRS、CDMA或3G-Internet。分析以上研究可知现有通讯网络装置存在：1、第一种方案采用RS485通信方式，距离受限而且需要布线，工程成本高，可扩展行差。太阳能热水系统一般安装于建筑楼顶，Wi-Fi信号可能无法覆盖，易造成无法连接互联网进行远程监控。2、第二方案采用电力线作为信息传输媒介，通过载波方式进行数据传输，主要存在电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送，且信号有很大损失。无线传输媒介为GPRS、CDMA或3G-Internet，一是存在公网网络死角，信号很弱的地方易造成通信不稳定，二是需要按流量计费，通信网络成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中太阳能中央热水工程中通讯网络成本高、安全性差、通信距离和以太网网络接入点位置受限等问题，提供一种应用于太阳能中央热水工程的通讯网络装置，利用无线数传技术和嵌入式Internet技术，采用无线通信与以太网相结合的通讯网络方案，达到降低其通讯网络成本、提高安全性的目的。

本实用新型采用的技术方案是：

一种应用于太阳能中央热水工程的通讯网络装置，其包括现场终端控制器、无线通信子系统、嵌入式网络通信终端、企业集控与管理中心和移动区域管理终端，无线通信子系统包括主无线数传终端和至少一个从无线数传终端。从无线数传终端通过串口与终端控制器建立通信链路，主无线数传终端通过串口与嵌入式网络通信终端连接，嵌入式网络通信终端通过互联网与企业集控与管理中心实现数据交互，移动区域管理终端与嵌入式网络终端设于同一局域网内并交换数据。

所述现场终端控制器包括现场MCU，现场供电模块，传感器模块，存储模块，控制输出模块和现场串口通信模块，现场MCU分别与现场电源模块、传感器模块、存储模块、控制输出模块和串口通信模块连接。

所述无线通信子系统采用一主多从的架构，太阳能中央热水工程的正常数据和报警数据分别采用不同的通信频段进行传输。

所述主无线数传终端和从无线数传终端均包括数传MCU、数传供电模块、RF收发模块、EEPROM存储模块、数传串口通信模块和拨码开关模块，数传MCU分别与数传供电模块、RF收发模块、EEPROM存储模块、数传串口通信模块和拨码开关模块连接。

所述嵌入式网络通信终端包括嵌入MCU、嵌入供电模块、SD卡存储模块、网口通信模块、嵌入串口通信模块、液晶显示模块和按键峰鸣器模块，嵌入MCU分别与嵌入供电模块、SD卡存储模块、网口通信模块、嵌入串口通信模块，液晶显示模块和按键峰鸣器模块连接。

所述嵌入式网络通信终端采用UDP网络通信方式，所述嵌入式网络通信终端对应企业服务器端和手机APP端分配有不同的UDP网络数据传输通道，并且与同一个企业服务器端或手机APP端的数据的发送和接收采用不同的端口号。

所述嵌入式网络通信终端定时向企业服务器端发送心跳包来获取相应的配置参数。

所述嵌入式网络通信终端定时向企业服务器端发送对时请求来进行时间校正，同时下发给现场终端控制器进行时间校正。

所述嵌入式网络通信终端预留有以太网接口。

所述正常数据包括嵌入式网络通信终端的网络配置参数、太阳能中央热水工程的项目信息、结构参数、运行参数和报警阈值。

本实用新型采用以上技术方案，具有如下有益效果：第一，不需要用户提供能上网的电脑来同步数据，采用嵌入式Internet技术直接将现场终端控制器接入以太网来进行远程监控，维护和管理难度小。第二，工程现场网络布线方便、便于预留以太网接口的太阳能热水系统，可以将嵌入式网络通信终端直接与终端控制器相连；对于不便于预留以太网接口的情形，嵌入式网络通信终端结合无线数传终端，组网灵活，适用的范围广。第三，充分利用建筑现有网络建设，与3G或者GPRS联网方式相比，工程成本较低并且不受公网网络信号的限制。第四，移动区域管理终端在局域网内与嵌入式网络通信终端进行数据交换来配置嵌入式网络通信终端相关网络参数以及太阳能中央热水系统的项目信息、结构参数、运行参数和报警阈值等，便于系统调试和维护。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；

图1为本实用新型一种应用于太阳能中央热水工程的通讯网络装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种应用于太阳能中央热水工程的通讯网络装置的使用以太网接口时的结构示意图；

图3为本实用新型一种应用于太阳能中央热水工程的通讯网络装置的太阳能热水工程正常数据的通信流程图；

图4为本实用新型一种应用于太阳能中央热水工程的通讯网络装置的太阳能热水工程报警数据的通信流程图。

具体实施方式

如图1-4之一所示，本实用新型公开一种应用于太阳能中央热水工程的通讯网络装置，其包括现场终端控制器、无线通信子系统、嵌入式网络通信终端、企业集控与管理中心和移动区域管理终端，无线通信子系统包括主无线数传终端和至少一个从无线数传终端。从无线数传终端通过串口与终端控制器建立通信链路，主无线数传终端通过串口与嵌入式网络通信终端连接，嵌入式网络通信终端通过互联网与企业集控与管理中心实现数据交互，移动区域管理终端与嵌入式网络终端设于同一局域网内并交换数据。

所述现场终端控制器包括现场MCU，现场供电模块，传感器模块，存储模块，控制输出模块和现场串口通信模块，现场MCU分别与现场电源模块、传感器模块、存储模块、控制输出模块和串口通信模块连接。

所述无线通信子系统采用一主多从的架构，太阳能中央热水工程的正常数据和报警数据分别采用不同的通信频段进行传输。

所述主无线数传终端和从无线数传终端均包括数传MCU、数传供电模块、RF收发模块、EEPROM存储模块、数传串口通信模块和拨码开关模块，数传MCU分别与数传供电模块、RF收发模块、EEPROM存储模块、数传串口通信模块和拨码开关模块连接。

所述嵌入式网络通信终端包括嵌入MCU、嵌入供电模块、SD卡存储模块、网口通信模块、嵌入串口通信模块、液晶显示模块和按键峰鸣器模块，嵌入MCU分别与嵌入供电模块、SD卡存储模块、网口通信模块、嵌入串口通信模块，液晶显示模块和按键峰鸣器模块连接。

所述嵌入式网络通信终端采用UDP网络通信方式，所述嵌入式网络通信终端对应企业服务器端和手机APP端分配有不同的UDP网络数据传输通道，并且与同一个企业服务器端或手机APP端的数据的发送和接收采用不同的端口号。

所述嵌入式网络通信终端定时向企业服务器端发送心跳包来获取相应的配置参数。

所述嵌入式网络通信终端定时向企业服务器端发送对时请求来进行时间校正，同时下发给现场终端控制器进行时间校正。

作为另一种较佳的实施方式，所述嵌入式网络通信终端预留有以太网接口，预留有以太网接口的现场终端控制器可选择通过以太网连接嵌入式网络通信终端，如图2所示。未预留有以太网接口的现场终端控制通过无线通信子系统连接嵌入式网络通信终端，如图1所示。

所述正常数据包括嵌入式网络通信终端的网络配置参数、太阳能中央热水工程的项目信息、结构参数、运行参数和报警阈值。

下面就本实用新型具体的通信原理作详细说明，并就太阳能热水工程正常数据通讯和报警数据通讯分别进行说明

如图3所示，对于太阳能热水工程正常数据，采用上述装置时本发明的工作流程如图3所示，具体说明如下：

步骤301：启动装置，初始化现场终端控制器、无线通信子系统、嵌入式网络通信终端、企业集控与管理中心和移动区域管理终端等设备资源。利用手机APP在局域网内配置嵌入式网络通信终端相关网络参数以及太阳能中央热水系统的项目信息、结构参数、运行参数和报警阈值等，嵌入式网络通信终端定时采集现场终端控制器的数据。

步骤302：嵌入式网络通信终端定时采集现场终端控制器的数据时间已到。如果是则将数据发送给主无线数传终端。

步骤303：主无线数传终端检测是否收到数据。如果是则执行步骤304，先判断数据的合法性，合法则执行步骤305，转发给从无线数传终端。

步骤306：从无线数传终端检测是否收到数据。如果是执行步骤307先判断数据的合法性，合法则执行步骤308，转发给现场终端控制器。

步骤309：现场终端控制器检测是否收到数据。如果是则执行步骤310，先判断数据的合法性，合法则执行步骤311回复应答数据并发给从无线数传终端。

步骤312：从无线数传终端检测是否收到应答数据。如果是则执行步骤313，先判断应答数据的合法性，合法则执行步骤314，通过正常数据通信频段转发给主无线数传终端。

步骤315：主无线数传终端检测是否收到应答数据。如果是则执行步骤316，先判断数据的合法性，合法则执行步骤317，通过串口转发给嵌入式网络通信终端。

步骤318：嵌入式网络通信终端检测是否收到应答数据。如果是则执行步骤319，先判断数据的合法性，合法则执行步骤320，通过以太网转发给企业集控与管理中心。

步骤321：企业集控与管理中心进行数据解析入库。

步骤322：结束。

如图4所示，对于太阳能热水工程报警数据，采用上述装置时本发明的工作流程如图4所示，具体说明如下：

步骤401：启动装置，初始化现场终端控制器、无线通信子系统、嵌入式网络通信终端、企业集控与管理中心和移动区域管理终端等设备资源。利用手机APP在局域网内配置嵌入式网络通信终端网络参数以及太阳能中央热水系统的项目信息、结构参数、运行参数和报警阈值等。

步骤402：现场终端控制器定时检测是否有报警数据产生。如果有则通过串口发送给从无线数传终端。

步骤403：从无线数传终端检测是否收到数据。如果是则执行步骤404，先判断数据的合法性，合法则则执行步骤405，通过报警数据通信频段转发给主无线数传终端。

步骤406：主无线数传终端通过报警数据通信频段检测是否收到数据。如果是先则执行步骤407判断数据的合法性，合法则则执行步骤408，通过串口转发给嵌入式网络通信终端。

步骤409：嵌入式网络通信终端设备检测是否收到数据。如果是则执行步骤410先判断数据的合法性，合法则则执行步骤411通过以太网转发给企业集控与管理中心。

步骤412：企业集控与管理中心检测是否收到数据。如果是则执行步骤413先判断数据的合法性，合法则则执行步骤414回复取消报警指令。

步骤415：嵌入式网络通信终端检测是否收到数据。如果是则执行步骤416通过串口转发给主无线数传终端。

步骤417：主无线数传终端通过串口检测是否收到数据。如果是则通过正常数据通信频段转发给指定的从无线数传终端。

步骤418：指定的从无线数传终端通过正常数据通信频段检测是否收到数据。如果是则串口转发给现场终端控制器。

步骤419：现场终端控制器设备通过串口检测是否收到数据。如果是则执行步骤420回复取消报警确认指令，通过通讯网络最终上传到企业集控与管理中心。

步骤421：结束。

本实用新型采用以上技术方案，具有如下有益效果：第一，不需要用户提供能上网的电脑来同步数据，采用嵌入式Internet技术直接将现场终端控制器接入以太网来进行远程监控，维护和管理难度小。第二，工程现场网络布线方便、便于预留以太网接口的太阳能热水系统，可以将嵌入式网络通信终端直接与终端控制器相连；对于不便于预留以太网接口的情形，嵌入式网络通信终端结合无线数传终端，组网灵活，适用的范围广。第三，充分利用建筑现有网络建设，与3G或者GPRS联网方式相比，工程成本较低并且不受公网网络信号的限制。第四，移动区域管理终端在局域网内与嵌入式网络通信终端进行数据交换来配置嵌入式网络通信终端相关网络参数以及太阳能中央热水系统的项目信息、结构参数、运行参数和报警阈值等，便于系统调试和维护。