一种远距离无线继电器控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及无线通信技术领域，具体地说是涉及基于无线网络的继电器开关控制的远距离无线继电器控制装置。本实用新型包括控制端、受控前端和受控后端，所述控制端包括控制终端和COFDM发射装置，控制端通过COFDM无线传输方式与受控前端连接，所述受控前端通过无线下发方式与所述控制终端连接。本实用新型效果如下：1）本实用新型通过COFDM收发装置的使用，大大提升了数据无线传输的距离，可稳定传输几十公里，非常适合于地广人稀的继电器控制应用场景。2）通过物联网系统控制继电器提升了监测地点的随机性和便利性：由于通过物联网可以实现节点与节点之间通过无线传输，最远距离可以多大几公里，因此非常适合与继电器随机分布的场景。
【专利说明】
一种远距离无线继电器控制装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及无线通信技术领域，具体地说是涉及基于无线网络的继电器开关控制的远距离无线继电器控制装置。
【背景技术】
[0002]继电器是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。工业应用中，无线继电器控制终端通过无线方式传输工业现场的开关量信号，输出控制信号以控制继电器。无线可靠传输距离在I米?3000米范围内均可使用。既可以实现点对点通信，也适合于点对多点而且分散不便于挖沟布线等应用场合，不需要编写程序，不需要布线，一般电工就可以调试使用。因此，可以直接替代传统有线开关实现无线遥测遥控，解决了有线方案施工繁琐、设备后期维护成本高的难题。可以与PLC、变频器、软启动器、节能设备、电控柜等配套使用，已经成功的应用有:
[0003]栗房电磁阀无线控制；
[0004]水池液位无线遥测遥控；
[0005]加工车间天车无线告知器；
[0006]锅炉房设备监控、钢铁厂监控设备、锻压机械无线遥控；
[0007]污水处理设备、水泥厂电控设备的无线遥控器；
[0008]造纸、造船、机床厂、制药厂等电器开关柜无线遥控。
[0009]当前物联网作为下一代信息技术的重要组成部分，在无线控制方面受到持续关注。物联网组网的核心含义在于通过各类传感器，按约定的协议(包括有线、无线等各种传输方式)，把任何事物与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对事物的识别、定位、跟踪、监控和管理。
[0010]COFDM技术作为一种可靠的远距离传输手段，近些年来得到了广泛的应用，目前该产品广泛应用于公安、消防、交警、人防应急、城管执法、环保监控、消防应急、水利防汛、电力抢险、铁路抢险、海事执法、海监巡查、海关边防、码头监控、森林防火、油田防盗、军事侦察等领域，适合城区、海上、山地等多种复杂环境中高质量图像的实时移动传输与监控。
[0011]传统的无线继电器控制，有两个缺点:第一，无线传输距离(控制方和受控方之间的距离)非常有限，最大也仅仅在几公里之内；第二，受控方节点跟继电器经有线连接(受控的多个继电器之间距离很近)，传输距离非常有限。
[0012]当前随着各种新型无线通信技术的发展和应用的推广，使得通过无线通信实现远距离继电器控制成为可能。
【发明内容】
[0013]本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提出一种融合COFDM技术和物联网技术的远距离无线继电器控制装置。通过该装置一方面可以数十倍的提高无线传输距离(控制方和受控方之间的距离)，另一方面工作在受控方的多个继电器之间通过物联网组网，实现多继电器的分布式(受控的多个继电器之间的距离可达几公里)部署控制，非常适合于地广人稀场景下的分布式继电器控制。
[0014]本实用新型一种远距离无线继电器控制装置通过下述技术方案予以实现:一种远距离无线继电器控制装置，包括控制端、受控前端和受控后端，其特征在于:所述控制端包括控制终端和COFDM发射装置，控制端通过COFDM无线传输方式与受控前端连接，所述受控前端通过无线下发方式与所述控制终端连接。
[0015]本实用新型一种远距离无线继电器控制装置与现有技术相比较有如下有益效果:相对于传统无线继电器控制装置，本实用新型效果如下:I)本实用新型通过COFDM收发装置的使用，大大提升了数据无线传输的距离，大功率、定向天线的情况下可稳定传输几十公里，非常适合于地广人稀的继电器控制应用场景。2)通过物联网系统控制继电器提升了监测地点的随机性和便利性:传统的继电器控制系统中多个继电器之间采用有线传输，不利于多随机的控制对象。采用物联网的继电器控制，由于通过物联网可以实现网络的自组织、自配置，鲁棒性好，节点与节点之间通过无线传输，最远距离可以多大几公里(具体距离决定于功率和天线类型)。因此非常适合与继电器随机分布的场景。
【附图说明】
[0016]本实用新型一种远距离无线继电器控制装置有如下附图:
[0017]图1是本实用新型一种远距离无线继电器控制装置传输结构示意图；
[0018]图2是本实用新型一种远距离无线继电器控制装置控制端传输结构示意图；
[0019]图3是本实用新型一种远距离无线继电器控制装置受控前端传输结构示意图；
[0020]图4是本实用新型一种远距离无线继电器控制装置受控后端传输结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本实用新型一种远距离无线继电器控制装置技术方案作进一步描述。
[0022]如图1 一图4所示，本实用新型一种远距离无线继电器控制装置，包括控制端、受控前端和受控后端，所述控制端包括控制终端和COFDM发射装置，控制端通过COFDM无线传输方式与受控前端连接，所述受控前端通过无线下发方式与所述控制终端连接。
[0023]进一步地，所述的控制端的控制终端采用电脑上运行Web程序下发针对各个继电器的控制信息，该控制信息通过RJ-45网线传输至COFDM发射装置，所述COFDM发射装置包含一个RJ-45 口和一个频率为2.4G或450M的天线，所述⑶FDM发射装置经射频调制通过电磁波与控制前端连接。
[0024]进一步地，所述受控前端包括⑶Π)Μ接收装置和协调器，所述⑶FDM接收装置含一个RJ-45 口和一个频率为2.4G或450Μ的天线，所述OFDM接收装置通过天线接收⑶FDM发射装置发射出来的电磁信号，电磁波中包含的控制信息经解调后通过RJ-45端口传输至协调器;所述COFDM接收装置用以接收所述COFDM发射装置发射的控制指令并将所述控制指令经协调器进一步经物联网技术的无线传输发送给各个终端节点。
[0025]进一步地，所述的控制信息包括两部分，第一是针对哪个的终端节点的控制信息，该终端节点对应一个继电器，该部分的控制信息以终端节点的短地址加以区分;第二是针对上述终端节点上连接的继电器的通断信息；协调器将上述控制信息以Zigbee协议无线信号发射给受控后端装置。
[0026]进一步地，所述的受控后端包括若干对终端节点和继电器，所述若干对终端节点接收受控前端的协调器发射的信号，经判断该控制信息是否属于发给第η个终端节点的，第η个终端节点将该控制信息中的通断信息通过RS232传输至继电器，而其他节点忽略该控制信息。
[0027]进一步地，所述的RS232为技术方案中CTRL口物理传输方式中的一种。
[0028]进一步地，所述终端节点为物联网节点，从ANT口通过无线通信的方式接收控制信息，然后将开关信息通过终端节点的CTRL 口给继电器，从而控制继电器的通断。
[0029]进一步地，所述受控后端的终端节点将来自协调器的指令加以分析处理，用以继电器Κ1，Κ2，...，Κη的开关控制。
[0030]进一步地，所述的各个终端节点通过短地址分配加以区分。
[0031]实施例1。
[0032]如图1 一图4所示，本实用新型一种远距离无线继电器控制装置，包括控制端、受控前端和受控后端，所述控制端包括控制终端和COFDM发射装置，控制端通过COFDM无线传输方式与受控前端连接，所述受控前端通过无线下发方式与所述控制终端连接。
[0033]较佳地，所述的控制端的控制终端采用电脑上运行Web程序下发针对各个继电器的控制信息，该控制信息通过RJ-45网线传输至COFDM发射装置，所述COFDM发射装置包含一个RJ-45 口和一个频率为2.4G或450Μ的天线，所述OFDM发射装置经射频调制通过电磁波与控制前端连接。
[0034]较佳地，所述受控前端包括⑶Π)Μ接收装置和协调器，所述⑶FDM接收装置含一个RJ-45 口和一个频率为2.4G或450Μ的天线，所述COFDM接收装置通过天线接收⑶FDM发射装置发射出来的电磁信号，电磁波中包含的控制信息经解调后通过RJ-45端口传输至协调器；所述OFDM接收装置用以接收所述OFDM发射装置发射的控制指令并将所述控制指令经协调器进一步经物联网技术的无线传输发送给各个终端节点。
[0035]较佳地，所述的控制信息包括两部分，第一是针对哪个的终端节点的控制信息，该终端节点对应一个继电器，该部分的控制信息以终端节点的短地址加以区分;第二是针对上述终端节点上连接的继电器的通断信息；协调器将上述控制信息以Zigbee协议无线信号发射给受控后端装置。
[0036]较佳地，所述的受控后端包括若干对终端节点和继电器，所述若干对终端节点接收受控前端的协调器发射的信号，经判断该控制信息是否属于发给第η个终端节点的，第η个终端节点将该控制信息中的通断信息通过RS232传输至继电器，而其他节点忽略该控制信息。
[0037]较佳地，所述的RS232为技术方案中CTRL口物理传输方式中的一种。
[0038]较佳地，所述终端节点为物联网节点，从ANT口通过无线通信的方式接收控制信息，然后将开关信息通过终端节点的CTRL 口给继电器，从而控制继电器的通断。
[0039]较佳地，所述受控后端的终端节点将来自协调器的指令加以分析处理，用以继电器Κ1，Κ2，...，Κη的开关控制。
[0040]较佳地，所述的各个终端节点通过短地址分配加以区分。
[0041 ]为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用的远距离无线继电器控制装置整体设计情况如图1所示。
[0042]所述整套控制装置由控制端(控制终端和COroM发射装置)、受控前端(C0FDM接收装置和协调器)和受控后端(终端节点和继电器)组成。
[0043]所述控制端的控制终端可以是电脑终端、移动终端、单片机系统等，其主要作用是下发控制指令;COFDM发射装置将控制指令经无线调制发射出去。
[0044]所述受控前端的COFDM接收装置用以接收所述COFDM发射装置发射的控制指令。该指令经协调器进一步经无线传输(物联网技术)发送给各个终端节点(各个终端节点可通过短地址分配加以区分)。
[0045]所述受控后端的终端节点将来自协调器的指令加以分析处理，用以继电器(Kl，Κ2，…，Kn)的开关控制。
[0046]所述装置具体如下:
[0047]所述控制端节点如图2所示。所述控制端装置由控制终端和OFDM发射装置构成。控制终端将控制信号经CTRL 口输入COFDM发射装置，PWR为COFDM的电源输入端。CTRL 口可以是不同的物理链路，比如RJ-45、USB、RS232、RS485、光纤等，控制信息的协议内容为MODBUS协议。COFDM发射装置将控制信息通过COFDM协议无线发射出去(频率为2.4G、433M等)。
[0048]所述受控前端装置如图3所示。受控前端装置由COFDM接收装置和协调器构成。OFDM接收装置接收经COFDM发射装置发射出来的电磁波信号，然后解调出控制信息。解调出的控制信息经CTRL端口有线连接传输至协调器。控制信息传输端口 CTRL可以是不同的物理链路，比如RJ-45、USB、RS232、RS485、光纤等，控制信息的协议内容为MODBUS协议。协调器的主要作用是将来自COFDM接收装置的控制信息，按照要控制的具体某个继电器(该继电器下挂在终端节点上)的地址，将控制信息下发下去。控制信息的下发方式为无线方式，采取的协议为物联网协议(最常用的为Zigbee协议，但不限于此)。物联网协议中，协调器为终端节点(所述终端节点为受控后端内的终端节点)分配短地址，该段地址仅在此协调器下有效，可用以区分不同的终端节点。
[0049]所述受控后端如图4所示。受控后端由若干对终端节点和继电器构成。所述终端节点为物联网节点，从ANT 口通过无线通信的方式接收控制信息。然后将开关信息通过终端节点的CTRL 口给继电器，从而控制继电器的通断。
[0050]本实施例提供一种远距离无线继电器控制装置实施案例。
[0051]所述案例中的控制端的控制终端采用电脑，电脑上运行Web程序来下发针对各个继电器的控制信息。该控制信息通过RJ-45网线传输至COFDM发射装置。所述发射COFDM装置含一个RJ-45 口和一个天线(频率为2.4G或450M)，该装置将控制信息经射频调制以电磁波的形式发射出去。
[0052]所述案例中的受控前端包含COFDM接收装置和协调器。所述接收COFDM装置含一个RJ-45 口和一个天线(频率为2.4G或450M)，该装置将COFDM发射装置发射出来的电磁信号通过天线接收，电磁波中包含的控制信息经解调后通过RJ-45端口传输至协调器。所述控制信息包含两部分:第一是针对哪个终端节点(该终端节点对应一个继电器)的控制信息，该部分信息以终端节点的短地址加以区分;第二是针对上述终端节点上连接的继电器的通断信息。协调器将上述控制信息以Zigbee协议无线信号发射出去。
[0053]所述案例中的受控后端包含若干对终端节点和继电器。所述若干对终端节点接收来自空口的(协调器发射出来的信号)信号，然后判断是否是属于自己的接收信号，即:若该控制信息是发给第η个终端节点的，那么第η个节点将该控制信息中的通断信息通过RS232(技术方案中CTRL 口物理传输方式中的一种)传输至继电器，以控制继电器的通断；而其他节点忽略该控制信息。
【主权项】
1.一种远距离无线继电器控制装置，包括控制端、受控前端和受控后端，其特征在于:所述控制端包括控制终端和COFDM发射装置，控制端通过COFDM无线传输方式与受控前端连接，所述受控前端通过无线下发方式与所述控制终端连接。2.根据权利要求1所述的远距离无线继电器控制装置，其特征在于:所述的控制端的控制终端采用电脑上运行Web程序下发针对各个继电器的控制信息，该控制信息通过RJ-45网线传输至C(FDM发射装置，所述OFDM发射装置包含一个RJ-45 口和一个频率为2.4G或450M的天线，所述COFDM发射装置经射频调制通过无线电磁波通信与控制前端连接。3.根据权利要求1所述的远距离无线继电器控制装置，其特征在于:所述受控前端包括OFDM接收装置和协调器，所述OFDM接收装置含一个RJ-45 口和一个频率为2.4G或450M的天线，所述COFDM接收装置通过天线接收COFDM发射装置发射出来的电磁信号，电磁波中包含的控制信息经解调后通过RJ-45端口传输至协调器;所述COFDM接收装置用以接收所述COFDM发射装置发射的控制指令并将所述控制指令经协调器进一步经物联网技术的无线传输发送给各个终端节点。4.根据权利要求3所述的远距离无线继电器控制装置，其特征在于:所述的控制信息包括两部分，第一是针对哪个的终端节点的控制信息，该终端节点对应一个继电器，该部分的控制信息以终端节点的短地址加以区分;第二是针对上述终端节点上连接的继电器的通断信息;协调器将上述控制信息以Zigbee协议无线信号发射给受控后端装置。5.根据权利要求1所述的远距离无线继电器控制装置，其特征在于:所述的受控后端包括若干对终端节点和继电器，所述若干对终端节点接收受控前端的协调器发射的信号，经判断控制信息是否属于发给第η个终端节点的，第η个终端节点将控制信息中的通断信息通过RS232传输至继电器，而其他节点忽略控制信息。6.根据权利要求5所述的远距离无线继电器控制装置，其特征在于:所述的RS232为技术方案中CTRL 口物理传输方式中的一种。7.根据权利要求5所述的远距离无线继电器控制装置，其特征在于:所述终端节点为物联网节点，从ANT口通过无线通信的方式接收控制信息，然后将开关信息通过终端节点的CTRL 口给继电器，从而控制继电器的通断。8.根据权利要求5所述的远距离无线继电器控制装置，其特征在于:所述受控后端的终端节点将来自协调器的指令加以分析处理，用以继电器Kl，Κ2，...，Κη的开关控制。9.根据权利要求4所述的远距离无线继电器控制装置，其特征在于:所述的各个终端节点通过短地址分配加以区分。
【文档编号】H01H47/00GK205452168SQ201620025170
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年1月12日
【发明人】贾国庆
【申请人】青海民族大学