专利名称：无线监控模块的制作方法
技术领域：
本产品涉及一种无线监控模块，尤其是一种用于监控系统中的数据采集和数据传输一体的监控模块；属于遥测遥控领域。
背景技术：
在实际生产中，人们总需要对机器、生产线、动力装置、公共可控设施、家庭电器和环境等进行监控，监测温度、压力等参数是否正常，若出现异常时自动给出声光报警或者同时切断电源等设施。在远程监控中，监控对象的状态信息可以通过有线或无线的数据传输方式传送到监控者手中，以使监控者及时掌握现场实际情况。
现有技术的监控系统中，有线数据传输方式一般采用现场总线的形式，如HART总线等，适合于传输距离较近的场合，无线的传输方式有使用开放遥控遥测频段的短距离无线数传模块(传输距离约1000m左右)，数传电台和GSM短消息。
短距离无线数传模块的传输距离比较近，且适合点对点的数据传输，较少实现点对多点形式的数据传输；数传电台的传输距离在二三十公里左右，属于专用网络；基于GSM网络的短消息形式的数据传输，运营成本较高，且短消息的延时较大，实时性不强。
随着现代信息技术的发展，移动通信和因特网逐渐结合起来，出现了现在的GPRS和CDMA2000 1X。GPRS(General Packet Radio Service)是在现有第二代移动通信GSM系统上发展出来的分组交换系统，它提供端到端的、广域的无线IP连接。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。它特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。它的理论传输速率到171.2kbps，实际约有30kbps左右。
CDMA2000技术是第三代移动通信系统IMT-2000系统的一种模式，它是从CDMA ONE(IS-95)演进而来的一种第三代移动通信技术，CDMA2000 1X是CDMA2000的第一阶段，完全兼容IS-95的第三代移动通信系统。它也向用户提供高速的分组数据业务，支持IP技术。CDMA2000 1X的空中信道支持的调制功能在兼容IS-95的基础上得到了极大的增强，CDMA2000 1X的分组数据网络理论上可达到163.2kbps的数据速率，实际约有80kbps左右。
目前，一些公司已推出可直接用于监控系统中的数据采集模块，它可采集模拟量或数字量，并留有串口等形式的数据传输端口，但不能直接以无线方式传送数据。另有一些公司推出了一些无线通信模块如短距离无线数传模块、数传电台、GSM短消息模块和GPRS模块、CDMA2000 1X模块等。
但是，这些产品中都没有将数据采集监控和无线通信结合成一个整体。现有技术中，数据采集监控和无线通信必须分开进行，既不方便使用，又使结构变得复杂，增加了监控系统的成本；并且先进的GPRS和CDMA2000 1X宽带数据业务还没有被利用于遥测遥控监控系统中。
此外，对24小时连续运行，但没有人24小时职守的设备，监控设施发现设备运行故障后，虽然采取了保护措施，如切断电源等，但无法保证在异常情况产生的第一时间内通知给有关人员，会造成因怠工而产生的经济损失。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无线监控模块，它将数据采集和无线通信结合成一个整体，为无线智能监控系统提供了一个硬件平台；并且可以利用先进的GPRS和CDMA2000 1X宽带数据业务进行数据传输。
本实用新型所述的无线监控模块，包括单片机、无线通信模块、数据采集接口、参数设置接口和开关量输出接口。
数据采集接口连接单片机，将采集到的数据送入到单片机中；由单片机对数据进行分析处理，将监控信息送入无线通信模块，由无线通信模块将信息发送到预先设定的地方(如监控中心或指定的手机等)。
参数设置接口也连接到单片机，用于对单片机的参数进行设置；开关量输出接口也与单片机相连，用来在出现异常情况时，自动采取如切断电源等保护措施。
如上所述的无线监控模块，所述的无线通信模块为短距离无线数传模块、数传电台、GSM短消息模块、GPRS模块和CDMA2000模块中的任何一种。
如上所述的无线监控模块，所述的参数设置接口是RS232接口、RS485接口、串行FLASH接口和无线通信模块接口中的任一或其组合。
本实用新型通过将数据采集监控和数据传输结合，为无线智能监控系统提供了一个硬件平台，可以应用与各种工控场合；不但使用方便，结构简单，而且成本也有所降低。
如果无线监控装置中内嵌了TCP/IP协议的内核，使用支持TCP/IP协议的无线模块，可将设备运行信息发送到Internet上，只要用户可以上网，在监控中心的认证和授权下，就可获取当前受监控设备的运行信息；并且现场出现异常情况时，直接以短消息和拨打电话的形式通知给有关人员，使设备停止运转时间最短，避免了在监控中心24小时职守问题。
图1是本实用新型的电路原理图；图2是本实用新型实施例2单片机部分的电路示意图；图3是本实用新型实施例2的外接RS485端口和RS232端口部分的电路示意图；图4是本实用新型实施例2的无线通信模块部分的电路示意图；图5是本实用新型实施例2的指示灯的电路示意图；图6是本实用新型实施例2的串行FLASH部分的电路示意图；图7是本实用新型实施例2的电源部分的电路示意图；图8是本实用新型实施例2的外接接口电路示意图；图9是本实用新型实施例2的外接继电器部分的电路示意图；图10是实用新型实施例3的无线通信模块部分电路示意图；图11是实用新型实施例3的电源部分的电路示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本实用新型做进一步的说明。
实施例1如图1所示，本实用新型实施例的无线监控模块，包括单片机、无线通信模块、数据采集接口、参数设置接口和开关量输出接口。
数据采集接口包括用来输入监控的模拟信号的模拟信号采集接口和用来输入监控的数字信号的数字信号采集接口。两类数据采集接口都连接单片机，将采集到的信号送入到单片机中；由单片机通过内部运行的监控程序，对数据进行分析处理，产生监控信息；单片机将监控信息送入无线通信模块，由无线通信模块将信息发送到预先设定的地方(如预先设定的监控中心或指定的手机)。
如图1所示，本实用新型实施例的参数设置接口包括RS232接口、RS485接口、串行FLASH接口和无线通信模块接口，分别连接到单片机，用于对单片机的参数进行设置。RS232接口和RS485接口可以通过跳线选择连接；无线通信模块通过接收短消息来获得参数信息，然后传递给单片机进行参数设置。
本实用新型实施例的无线监控模块，包括与单片机的相连开关量输出接口，连接到继电器。所谓的开关量是指单片机输出的一个信号，这个信号可以使某一设备开始或停止运转，具有开关的功能。本实施例中，开关量输出接口连接到继电器，单片机可以通过输出开关量控制继电器打开还是连通的状态，通过继电器采取如切断运行设备电源，打开备用装置等应急措施。
利用本实用新型监控设备的运行情况，需要设定一个接收无线通信模块发出信息的监控中心。监控中心可以是一台带有无线接收功能计算机也可以是一部手机；如果无线通信模块支持TCP/IP协议，监控中心还可以只是一个有IP地址的与internet相连的计算机。
单片机接收从设备采集的监测数据，将数据进行转换、压缩处理后，形成监控信息，将监控信息传到无线通信模块，由无线通信模块将监控信息发送到监控中心。
单片机通过内部运行的程序，判断监测数据是否在正常的范围内；如果监测数据超出所预先设定的阈值，单片机立即通过开关量输出接口输出开关量，启动应急措施；同时，发出警报的监控信息，由无线通信模块发送到监控中心。
如果无线通信模块可以运行AT命令，如CDMA2000模块或GPRS模块，可以发送短消息，不停拨打电话，在故障出现的第一时间内将信息通知到有关人员，避免因怠工而产生的经济损失。
本实施例的无线监控模块，如图1所示，对外留有RS232和RS485接口，通过跳线选择连接。通过RS232或RS485接口可连接其他有关模块，便于功能的扩展；同时可以通过该端口进行参数设置。
本实施例的无线监控模块，带有一个串行的FLASH，主要用于监控模块的参数设置和一些重要参数的保存，如保存监控中心的IP地址。如果由于线路原因或出现其他情况，导致无线通信模块无法将监控信息发出，FLASH暂时保存这些信息，以便以后重新发送。
实施例2本实用新型的采用CDMA2000无线通信模块的具体实施例如图2所示，单片机选用cygnal公司的C8051F023，它基于SOC设计，内含12位的AD转换器，自带电压基准，保证了数据采集的可靠性。两个硬串口，4K字节的RAM，64K的FLASH等；C8051F023单片机监控8路输入的模拟信号，2路输入的数字信号。同时该单片机还支持ISP，能够实现软件的随时更新。
如图3所示，单片机串口0通过跳线设置成RS485端口或RS232端口。RS232或RS485端口可连接其他有关模块，用于功能的扩展；同时可以通过该端口进行参数设置。
如图4所示，单片机串口1与WAVECOM公司的支持CDMA宽带数据业务的WM02D无线模块进行数据交换。无线监控模块通过运行IP协议栈，将监控信息发送到Internet上设置了IP地址的监控中心，只要用户可以上网，在监控中心的认证和授权下，就可获取当前受监控设备的运行信息；也可通过接收短消息控制命令，将当前监控信息以短消息形式发送到有关人员的手机里。在故障出现时，该CDMA2000 1X模块运行AT命令，可以发送短消息和拨打电话，第一时间内将信息通知有关人员。
如图5所示，其中LED3是单片机复位指示灯，每复位一次便亮一次；LED2是电源指示灯，表示数据监控模块已经上电；LED1指示灯亮表示数据模块已经登陆到无线网络。
如图6所示，AT24C512是512K的串行FLASH，与单片机相连，主要用于监控模块的参数设置和一些重要参数的保存。C8051F023单片机和AT24C512串行FLASH省去了传统上的外围电路，减小了元器件数量，缩小了电路板的空间，提高了该监控模块运行的可靠性。
如图7所示，是本实施例的智能监控模块的电源部分的电路图。
如图8所示，是本实施例的智能监控模块的全部外接接口和C8051F023单片机控制的3路继电器的输出，3路继电器主要用于出现异常情况时，采取应急保护措施。
如图9所示，是本实施例的智能监控模块的外接继电器的电路图，本实施例的电路包括3路继电器的输出，图9中只给出了一路的电路图，其他两路与此相同。
在以上的电路结构中，没有包括如单片机时钟电路等一些附加的电路。
实施例3本实用新型的采用GPRS无线数传模块的具体实施例，如图10所示是本实施例的GPRS无线数传模块部分的电路图，图11是本实施例无线智能监控模块的电源部分，与图2、图3、图5、图6、图8和图9的电路图一起构成本实用新型采用GPRS无线数传模块的实施例电路示意图。本实施例的电路图只是GPRS模块的接口不同，其他所有模块的接口和功能完全相同。
在以上的电路结构中，没有包括如单片机时钟电路等一些附加的电路。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种无线监控模块，其特征在于包括单片机、无线通信模块、数据采集接口、参数设置接口和开关量输出接口；用于采集所监测数据的数据采集接口和将监控信息发送到监控中心的无线通信模块分别与用于数据处理的单片机相连；用于对单片机进行参数设置的参数设置接口和用来自动采取保护措施的开关量输出接口也与单片机相连。
2.根据权利要求1所述的无线监控模块，其特征在于所述的无线通信模块为短距离无线数传模块、数传电台、GSM短消息模块、GPRS模块和CDMA2000模块中的任何一种。
3.根据权利要求1所述的无线监控模块，其特征在于所述的参数设置接口为RS232接口、RS485接口、串行FLASH接口和连接到无线通信模块控制接口中的任一或其组合。
4.根据权利要求1所述的无线监控模块，其特征在于所述的数据采集接口包括用来输入监控的模拟信号的模拟信号采集接口和用来输入监控的数字信号的数字信号采集接口；两类数据采集接口都连接单片机，将采集到的信号送入到单片机中。
5.根据权利要求1所述的无线监控模块，其特征在于所述的开关量输出接口可以为一个或一个以上。
专利摘要本实用新型公布的无线监控模块，包括单片机、无线通信模块、数据采集接口、参数设置接口和开关量输出接口；数据采集接口连接单片机，单片机对数据信号进行分析处理，将监控信息送入无线通信模块，由无线通信模块将信息发送到预先设定的地方。参数设置接口也连接到单片机，用于对单片机的参数进行设置；开关量输出接口也与单片机相连，用来在出现异常情况时，自动采取如切断电源等保护措施。本实用新型通过将数据采集监控和数据传输结合，为无线智能监控系统提供了一个硬件平台，可以应用与各种工控场合；不但使用方便，结构简单，而且成本也有所降低。
文档编号H04B17/00GK2666041SQ20032010165
公开日2004年12月22日 申请日期2003年10月23日 优先权日2003年10月23日
发明者邢兆栋, 刘淳, 刘明 申请人:吴鑫山, 常青, 王力军