專利名稱：遠(yuǎn)程智能測控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種遠(yuǎn)程測控儀器，尤其涉及一種遠(yuǎn)程智能測控儀；具體地 說，涉及一種利用人們隨身攜帶的"手機(jī)"作為遠(yuǎn)端儀表的顯示器和遙控器的智 能測控儀器。
背景技術(shù)：
測控技術(shù)經(jīng)歷了集中式控制、集散控制、現(xiàn)場總線控制、工業(yè)以太網(wǎng)等的演 進(jìn)。目前，應(yīng)用比較廣泛、技術(shù)比較成熟的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)主要采用以測控中心 PC機(jī)為主站、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與控制儀表為子站的二層分布式結(jié)構(gòu)。
隨著遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)在人們的生產(chǎn)、工作和生活的各個(gè)領(lǐng)域中更廣泛、更深入 地應(yīng)用，現(xiàn)有的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)已暴露出用戶必須依賴"主站"才能測控現(xiàn)場儀表 的缺陷。具體地說，對于一個(gè)遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)一般都涉及到生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)備維護(hù)、 安全管理等多種不同類型的使用者，而許多使用者對"主站"的訪問存在明顯的 障礙，但又需要掌握現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)；甚至有的系統(tǒng)根本不適合設(shè)立"主站"。
顯然，遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)需要解決這樣的問題如何在現(xiàn)有的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)中讓 使用者擺脫訪問"主站"的約束，無論何時(shí)何地均能夠操作現(xiàn)場儀表及讀取數(shù)據(jù)？ 如何使不需要設(shè)立PC機(jī)"主站"的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的使用者也能無論何時(shí)何地均 能夠操作現(xiàn)場儀表及讀取數(shù)據(jù)？
當(dāng)前，GSM工業(yè)模塊的技術(shù)運(yùn)用已十分成熟，價(jià)格已很低廉，非常適合作為 遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)中獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)裝置。移動(dòng)電話"手機(jī)"已是人們隨身的必 備，非常適合作為現(xiàn)場儀表的遠(yuǎn)程終端。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)必須通過"主站"才能訪問
現(xiàn)場儀表的缺陷，而提供一種遠(yuǎn)程智能測控儀；即提供一種基于移動(dòng)電話的智能 儀器作為遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)中的"子站"，使用戶擺脫"主站"的束縛，實(shí)現(xiàn)無需添 加任何儀表硬件讓人們僅用自己日常使用的"手機(jī)"，便能夠操作遠(yuǎn)端的現(xiàn)場儀 表及讀取數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
如圖l，本實(shí)用新型包括殼體(10)、主控板(20)和GPRS模塊(30);
在殼體(10)內(nèi)設(shè)置有主控板(20)和GPRS模塊(30);
所述的主控板(20)包括微處理器(21)和分別與微處理器(21)連接的歷 史數(shù)據(jù)存儲器(23)、工作參數(shù)存儲器(24)、 GPS芯片(25)、電平轉(zhuǎn)換芯片(26)、 數(shù)據(jù)采集接口 (27);電平轉(zhuǎn)換芯片(26)和數(shù)據(jù)采集接口 (27)連接；電源控 制電路(22)負(fù)責(zé)對主控板(20)和GPRS模塊(30)的供電。
本實(shí)用新型的工作原理是
微處理器(21)通過RS232串口使用AT指令集控制GPRS模塊(30)完成SMS 的收發(fā)與Internet連接；微處理器(21)通過數(shù)據(jù)采集接口采用應(yīng)答方式訪問現(xiàn) 場總線儀表設(shè)備、以定時(shí)査詢方式采集模擬信號、以中斷方式采集開關(guān)信號、以 隨機(jī)捕獲方式采集脈沖信號；微處理器(21)按照工作參數(shù)存儲器(24)中存儲 的用戶識別、工作制式、遙控命令代碼、報(bào)警值等工作參數(shù)自動(dòng)完成對現(xiàn)場儀表 設(shè)備的遠(yuǎn)程遙測、定時(shí)采樣發(fā)送、超限報(bào)警、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)存儲等功 能。本實(shí)用新型以短信向指定用戶手機(jī)發(fā)送遙測、定時(shí)、超限報(bào)警等采樣數(shù)據(jù)， 用戶手機(jī)可用短信遠(yuǎn)程遙測、修改工作參數(shù)、指定IP地址與端口號進(jìn)行Internet 連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1、本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在普通手機(jī)的屏幕上動(dòng)態(tài)顯示現(xiàn)場儀器的狀態(tài)與測試 數(shù)據(jù)，通過手機(jī)短信遠(yuǎn)程使用現(xiàn)場儀器的各種功能，控制儀表的運(yùn)行，將有效地 降低遠(yuǎn)程測控成本。
(1) 在分布式測控系統(tǒng)中增加本實(shí)用新型作為系統(tǒng)中的一個(gè)"子站"，用戶 可不需通過測控主站便可直接訪問現(xiàn)場儀表；
(2) 本實(shí)用新型可與現(xiàn)場儀表、用戶的手機(jī)構(gòu)成無"主站"遠(yuǎn)程測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2、 本實(shí)用新型有以下特點(diǎn)用戶識別功能，只有合法用戶才能遙測；可單 獨(dú)或組合使用"遙測"、"定時(shí)"、"事件觸發(fā)"、"實(shí)時(shí)在線"等多種采樣與數(shù)傳工 作制式；具有RS485、模擬信號、開關(guān)信號、脈沖信號等多種信號采樣接口；內(nèi) 置的GPS保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集具備空間分布特性，被測參數(shù)具有"數(shù)據(jù)一位置一時(shí) 間"唯一性。
3、 本實(shí)用新型適用于工業(yè)測控、交通監(jiān)管、環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備管理、智能樓
宇及家居等領(lǐng)域。
12—GPS天線插座， 15—接線端子排，


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是殼體的外形結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是主控板電路原理圖； 圖4是GPRS模塊電路原理圖； 圖5是本實(shí)用新型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主圖。 其中-A—本實(shí)用新型； 10_殼體，
ll一面板，
14一GPRS天線插座，
17—測試鍵； 20—主控板，
21—微處理器，
24—工作參數(shù)存儲器
27—數(shù)據(jù)采集接口； 30—GPRS模塊。
B—GSM網(wǎng)絡(luò)。 C一手機(jī)。
D—現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)，
Dl—主站，D2—測控網(wǎng)絡(luò)，D3—子站
22—電源控制電路， 25—GPS芯片，
13—SIM卡插座， 16—狀態(tài)指示燈，
23—?dú)v史數(shù)據(jù)存儲器， 26—電平轉(zhuǎn)換芯片，E—現(xiàn)場儀表。 漢譯英
GPRS—General Packet Radio Service,通用無線分組業(yè)務(wù)； 是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。 GSM—Global System for Mobile Communications,全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)。 SMS—Short Message Service短消息業(yè)務(wù)。 Internet—互連網(wǎng)。
AT指令集一工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AT指令所有命令，AT指令使計(jì)算機(jī)或終端與調(diào)制解調(diào) 器通訊的。
EEPR0M存儲器一電可擦除可編程存儲器。
FLASH存儲器一閃速存儲器；電可擦除和可重復(fù)編程，而不需要特殊的高電 壓，密度大。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明
一、本實(shí)用新型有關(guān)功能塊的結(jié)構(gòu)及功能
1、微處理器(21)
如圖3，微處理器(21)選用型號為MSP430F149的16位單片機(jī)，64P封裝； 片內(nèi)程序存儲器;有48個(gè)多功能1/0 口，其中可配置2個(gè)異步串行通信(USART) 接口為硬件串口、多個(gè)模擬串行口或并行口；帶2個(gè)16位的定時(shí)器，2個(gè)16位 的定時(shí)器帶有3-7個(gè)捕獲/比較寄存器和帶脈沖寬度調(diào)制PWM輸出；12/14位硬 件A/D轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá)200kbps; 16位看門狗定時(shí)器(WDT) 和乘法指令(MPY)。
微處理器(21)有內(nèi)部時(shí)鐘，微處理器(21)的一個(gè)硬件串行口與GPRS模 塊(30)連接；另一個(gè)硬件串行口與GPS芯片(25)連接；微處理器(21)的 1/0模擬串口與存儲器、RS232/485電平轉(zhuǎn)換芯片(26)連接；微處理器(21) 內(nèi)部的12/14位硬件A/D轉(zhuǎn)換器與模擬量輸入端口連接；微處理器(21)帶中斷 的1/0與開關(guān)量信號輸入端口連接；微處理器(21)帶有脈寬捕獲的1/0與脈沖
信號輸入端口連接。
微處理器(21)內(nèi)部的硬件A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)采集接口 (27)連接，實(shí)現(xiàn)以 定時(shí)査詢方式采集現(xiàn)場模擬量儀表數(shù)據(jù)的功能。
微處理器(21)帶中斷的I/0與數(shù)據(jù)采集接口 (27)連接，實(shí)現(xiàn)以中斷方式 采集開關(guān)量信號的功能。
微處理器(21)的帶有脈寬捕獲的1/0與數(shù)據(jù)采集接口 (27)，實(shí)現(xiàn)以隨機(jī) 捕獲方式采集脈沖信號的功能。
2、 GPRS模塊(30)
如圖4, GPRS模塊(30)選用兼容GSM和GPRS技術(shù)的移動(dòng)通信模塊，型號 為GR64，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，支持三頻-900MHz、 1800 MHz和1900MHz，對外 有2個(gè)自適應(yīng)波特率和幀格式的串口 。
GPRS模塊(30)上2mm間距2X30芯插針直接插入主控板(20)上的插座， 微處理器(21)用I/O 口的31 (GSM ON) 、 32 (GSM TXD)腳、33 (GSM RXD) 腳、20 (GSMDTR)腳、21 (GSM STATUS)腳通過硬件串口與GPRS模塊(30)通 信，使用AT命令集控制其SMS的收發(fā)與Internet的連接，是實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā) 到測控人員手機(jī)上和接收測控人員遙控命令的功能。
3、 存儲器
如圖3，存儲器包括歷史數(shù)據(jù)存儲器(23)和工作參數(shù)存儲器(24)
(1) 歷史數(shù)據(jù)存儲器(23)
歷史數(shù)據(jù)存儲器(23)選用FLASH存儲器型號為AT45DB321C，微處理器(21) 用I/O 口的36 (RDY)腳、37 (SOMI)腳、38 (SIMO)腳、39 (SCK)腳、40 (STE) 腳、腳58 (nRST)腳模擬串口通過SPI方式與歷史數(shù)據(jù)存儲器(23)通信，將 現(xiàn)場需要保存的歷史數(shù)據(jù)固態(tài)存儲，用于存儲現(xiàn)場儀表歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)Internet 連接后測控人員可上載該歷史數(shù)據(jù)；
(2) 工作參數(shù)存儲器(24)
工作參數(shù)存儲器(24)選用EEPR0M存儲器型號為AT24C01，微處理器的(21) 用I/O 口的23 (IIC SCL)腳、24 (IIC SDA)腳模擬串口通過IIC總線方式與 工作參數(shù)存儲器(24)通信，實(shí)現(xiàn)該儀器用戶識別、工作制式等工作參數(shù)的固態(tài) 存儲的功能。
4、 GPS芯片(25)
如圖3， GPS芯片(25)選用型號為LEA-4H，微處理器(21)用1/0口的34 (GPSTXD)腳、35 (GPSRXD)腳通過硬件串口與GPS芯片(25)通信，以NMEA 一0183標(biāo)準(zhǔn)格式獲取經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，用于確定該儀器的地理位置，作為外部時(shí)鐘。 微處理器(21)用I/O 口的48腳對GPS芯片(25)復(fù)位。
5、 RS-485電平轉(zhuǎn)換芯片(26)
如屈3， RS-485電平轉(zhuǎn)換芯片(26)選用型號為MAX3485,微處理器的(21) 用I/O 口的3 (RE)腳、4 (DE)腳、13 (U RXD)腳、17 (U TXD)腳模擬串口 連接RS-485電平轉(zhuǎn)換芯片(26)完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485接口電平的任務(wù)； TX、 RX連接現(xiàn)場總線，采用應(yīng)答方式訪問現(xiàn)場總線儀表設(shè)備。
6、 數(shù)據(jù)采集接口 (27)
如圖3，數(shù)據(jù)采集接口 (27)包括AINT為模擬信號輸入端口通過電路與微 處理器(21)內(nèi)部的硬件A/D轉(zhuǎn)換器的6(A/D0)腳連接完成模擬信號采集、DIN1、 DIN2為開關(guān)信號輸入端口通過電路與微處理器(21)帶中斷的I/0口 16 (103) 腳、18 (102)腳連接完成開關(guān)信號采集、D0UT1、 D0UT12為開關(guān)信號輸出端口 通過電路與微處理器(21)的12 (105)腳、14 (106)腳連接完成開關(guān)信號輸 出、PULSE為脈沖信號輸入端口與微處理器(21)帶有脈寬捕獲的I/O 口 15(101) 腳連接完成脈沖信號采集。用于連接現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)采集設(shè)備、儀表、傳感器。
7、 電源控制電路(22)
如圖3，電源控制電路(22)選用型號為LM2676的DC/DC的電源芯片，PWR 為8 40V外部電源輸入端，VCC4為5V輸出對使用5V器件供電，VCC3為3. 3V 輸出對使用3.3V器件供電。
8、 殼體(10)
如圖2，殼體(10)包括面板(11) 、 GPS天線插座(12) 、 SIM卡插座(13)、 GPRS天線插座(14)、接線端子排(15)、狀態(tài)指示燈(16)和測試鍵(17);
所述GPRS天線插座(14)通過轉(zhuǎn)接屏蔽電纜與GPRS模塊(30)上的天線座 連接。
所述接線端子排(15)有12個(gè)端子，包括RS485、模擬信號、開關(guān)信號、 脈沖信號接口。
二、應(yīng)用實(shí)施例
1、 如圖5，本應(yīng)用實(shí)施例包括現(xiàn)有的由依次連接的主站(Dl)、測控網(wǎng)絡(luò) (D2)和子站(D3)組成的現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)(D);
設(shè)置了由依次連接的用戶手機(jī)(C) 、 GSM網(wǎng)絡(luò)(B)和本實(shí)用新型(A)組 成的一個(gè)子站從而構(gòu)成一個(gè)新系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)(C)通過GSM網(wǎng)絡(luò)(B)可隨時(shí) 隨地遙測新系統(tǒng)中的所有的子站(D3)。
2、 如圖5，由依次連接的用戶手機(jī)(C) 、 GSM網(wǎng)絡(luò)(B)、本實(shí)用新型(A) 和現(xiàn)場儀表(E)組成另一個(gè)無主站的遠(yuǎn)程測控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了用戶手機(jī)(C)成為 遠(yuǎn)程儀表的顯示器與控制器的功能。用戶手機(jī)(C)的數(shù)量不受限制，只要是注 冊的合法用戶都可以遙控遠(yuǎn)程的現(xiàn)場儀表(E)。
以上描述是本實(shí)用新型基于MSP430F系列低功耗微處理器，采用GR64型號 的GPRS模塊的較佳實(shí)施例；采用其它微處理器、GPRS模塊基于本實(shí)用新的技術(shù) 方案的等效變換均屬于本實(shí)用新的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種遠(yuǎn)程智能測控儀，其特征在于包括殼體(10)、主控板(20)和GPRS模塊(30)；在殼體(10)內(nèi)設(shè)置有主控板(20)和GPRS模塊(30)；所述的主控板(20)包括微處理器(21)和分別與微處理器(21)連接的歷史數(shù)據(jù)存儲器(23)、工作參數(shù)存儲器(24)、GPS芯片(25)、電平轉(zhuǎn)換芯片(26)、數(shù)據(jù)采集接口(27)；電平轉(zhuǎn)換芯片(26)和數(shù)據(jù)采集接口(27)連接；電源控制電路(22)負(fù)責(zé)對主控板(20)和GPRS模塊(30)的供電。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程智能測控儀，其特征在于 微處理器(21)選用型號為MSP430F149的16位單片機(jī)。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程智能測控儀，其特征在于GPRS模塊(30)選用兼容GSM和GPRS技術(shù)的移動(dòng)通信模塊，型號為GR64， 內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，支持三頻-900MHz、 1800 MHz和1900MHz，對外有2個(gè)自適 應(yīng)波特率和幀格式的串口。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程智能測控儀，其特征在于 歷史數(shù)據(jù)存儲器(23)選用FLASH存儲器型號為AT45DB321C。
5、 如權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程智能測控儀，其特征在于-工作參數(shù)存儲器(24)選用EEPR0M存儲器型號為AT24C01。
6、 如權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程智能測控儀，其特征在于 GPS芯片(25)選用型號為LEA-4H。
7、 如權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程智能測控儀，其特征在于-RS-485電平轉(zhuǎn)換芯片(26)選用型號為MAX3485。
8、 如權(quán)利要求l所述的一種遠(yuǎn)程智能測控儀，其特征在于 電源控制電路(22)選用型號為LM2676的DC/DC的電源芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種遠(yuǎn)程智能測控儀，涉及一種遠(yuǎn)程測控儀器；具體地說，涉及一種利用人們隨身攜帶的“手機(jī)”作為遠(yuǎn)端儀表的顯示器與遙控器的智能測控儀器。本實(shí)用新型包括殼體(10)、主控板(20)和GPRS模塊(30)；在殼體(10)內(nèi)設(shè)置有主控板(20)和GPRS模塊(30)；所述的主控板(20)包括微處理器(21)和分別與微處理器(21)連接的歷史數(shù)據(jù)存儲器(23)、工作參數(shù)存儲器(24)、GPS芯片(25)、電平轉(zhuǎn)換芯片(26)、數(shù)據(jù)采集接口(27)；電平轉(zhuǎn)換芯片(26)和數(shù)據(jù)采集接口(27)連接。本實(shí)用新型適用于工業(yè)測控、交通監(jiān)管、環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備管理、智能樓宇及家居等領(lǐng)域。
文檔編號G05B19/048GK201191371SQ200820065760
公開日2009年2月4日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者暢 劉, 波 周, 婕 李, 黃河清 申請人:武漢弗萊戈?duì)栔悄茈娮佑邢薰?br>