一種基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控終端、開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊、通信模塊、微控制器及客戶端，所述監(jiān)控終端分別連接開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及客戶端，所述通信模塊分別連接開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及微控制器，所述微控制器連接客戶端。所述監(jiān)控終端包括信息采集模塊、模擬量控制模塊及開(kāi)關(guān)量控制模塊，所述信息采集模塊分別連接模擬量控制模塊及開(kāi)關(guān)量控制模塊。所述開(kāi)關(guān)量模塊包括開(kāi)關(guān)量輸入電路及開(kāi)關(guān)量輸出電路。所述模擬量模塊包括模擬量輸入電路及模擬量輸出電路。
【專利說(shuō)明】—種基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。遠(yuǎn)程監(jiān)控是指本地計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行查詢、監(jiān)測(cè)與控制。一方面對(duì)于環(huán)境惡劣或無(wú)人值守的現(xiàn)場(chǎng)，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)控制可以與上層管理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化的無(wú)縫連接。
[0003]現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)大多數(shù)都是根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)的。實(shí)際上，這些監(jiān)控系統(tǒng)的功能大部分相同或類似，關(guān)聯(lián)很大。如果單獨(dú)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)重新開(kāi)發(fā)的話，將產(chǎn)生需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試等多方面大量的重復(fù)勞動(dòng)，這樣無(wú)疑加大了設(shè)計(jì)成本。
[0004]鑒于上述原因，需要對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的共性進(jìn)行分析研究，建立監(jiān)控系統(tǒng)的一般模型，提出一種基于嵌入式以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通用平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。它應(yīng)該能夠提供硬件可裁減、軟件可定制的基礎(chǔ)框架，以提高軟硬件可重用性與開(kāi)發(fā)效率。以便于項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)人員能在此框架的基礎(chǔ)上快速地開(kāi)發(fā)或配置出滿足實(shí)際需求的應(yīng)用系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需求對(duì)監(jiān)控終端提供的接口參數(shù)及控制關(guān)系進(jìn)行配置，快速地設(shè)計(jì)出實(shí)際監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)，可用于交通、礦業(yè)、物業(yè)、機(jī)房等多個(gè)領(lǐng)域。
[0006]本實(shí)用新型提供一種基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，與監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備連接，用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息的監(jiān)控及調(diào)節(jié)。所述系統(tǒng)包括監(jiān)控終端、開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊、通信模塊、微控制器及客戶端，所述監(jiān)控終端分別連接開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及客戶端，所述通信模塊分別連接開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及微控制器，所述微控制器連接客戶端。所述監(jiān)控終端用于采集所述環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備產(chǎn)生的信息，并將所述信息分別發(fā)送給開(kāi)關(guān)量模塊及模擬量模塊。所述開(kāi)關(guān)量模塊及模擬量模塊，用于分別將監(jiān)控終端發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為微控制器可識(shí)別的信號(hào)后發(fā)送給微控制器。
[0007]優(yōu)選的，所述微控制器采用飛思卡爾Cortex_M4系列的K60N512芯片作為主控芯片。
[0008]優(yōu)選的，所述信息采集模塊還包括圖像采集電路。
[0009]優(yōu)選的，所述通信模塊通過(guò)UART、RS_485接口、SP1、USB或以太網(wǎng)方式連接所述開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及微控制器。
[0010]優(yōu)選的，所述監(jiān)控終端通過(guò)GSM通信方式與所述開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及客戶端連接。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)控終端執(zhí)行客戶端發(fā)出的調(diào)整命令，在條件允許的情況下啟動(dòng)空調(diào)等設(shè)備使現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境達(dá)到理想條件。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的溫度過(guò)高、濕度過(guò)大，甚至出現(xiàn)火災(zāi)、漏水等嚴(yán)重情況時(shí)，用戶可以第一時(shí)間得知，從而保證了監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境安全。而且在已設(shè)計(jì)的框架基礎(chǔ)上，用戶只需輸入對(duì)應(yīng)需控制的模擬量及開(kāi)關(guān)量，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)際監(jiān)控應(yīng)用，省去了再次開(kāi)發(fā)、測(cè)試等重復(fù)性工作，技術(shù)人員可快速地配置出符合不同場(chǎng)景的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控工作方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0016]如附圖1所示，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控終端1、開(kāi)關(guān)量模塊2、模擬量模塊3、通信模塊4、微控制器5及客戶端6，所述監(jiān)控終端I分別連接開(kāi)關(guān)量模塊2、模擬量模塊3及客戶端6，所述通信模塊4分別連接開(kāi)關(guān)量模塊2、模擬量模塊3及微控制器5，所述微控制器5連接客戶端6。所述監(jiān)控終端I用于采集所述環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備產(chǎn)生的信息，并將所述信息分別發(fā)送給開(kāi)關(guān)量模塊2及模擬量模塊3。所述開(kāi)關(guān)量模塊2及模擬量模塊3，用于分別將監(jiān)控終端I發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為微控制器5可識(shí)別的信號(hào)后發(fā)送給微控制器5。
[0017]其中，所述通信模塊通過(guò)UART (通用異步收發(fā)傳輸器)、RS_485接口、SPI(串行外設(shè)接口)、USB或以太網(wǎng)方式連接所述開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及微控制器，此通信方式為短程連接方式。所述監(jiān)控終端通過(guò)GSM通信方式與所述開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及客戶端連接，此通信方式為遠(yuǎn)程通信方式，使用TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。
[0018]本實(shí)用新型提供的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，微控制器采用飛思卡爾CorteX-M4系列的K60N512芯片作為主控芯片。
[0019]所述信息采集模塊還包括圖像采集電路，用戶通過(guò)客戶端向監(jiān)控終端發(fā)出圖像請(qǐng)求，監(jiān)控終端向所述客戶端返回監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的圖像。
[0020]下面將對(duì)本實(shí)用新型提供的基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法作出詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法包括步驟SI?S3。
[0021]步驟S1:監(jiān)控終端將采集到的信息發(fā)送給開(kāi)關(guān)量模塊及模擬量模塊，所述開(kāi)關(guān)量模塊及模擬量模塊分別將所述信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)通信模塊發(fā)送給微控制器。[0022]具體而言，所述監(jiān)控終端采集的信息包括開(kāi)關(guān)信息及模擬量信息，所述模擬量信息包括溫度、濕度和亮度信息。監(jiān)控終端分別將開(kāi)關(guān)信息發(fā)送給開(kāi)關(guān)量模塊，模擬量信息發(fā)送給模擬量模塊。于此，開(kāi)關(guān)量模塊工作原理為，通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)，即高低電平，與外部設(shè)備進(jìn)行交互。其中，開(kāi)關(guān)量模塊包括開(kāi)關(guān)量輸入電路及開(kāi)關(guān)量輸出電路，開(kāi)關(guān)量輸入電路將所述信息中包含的開(kāi)關(guān)量信息轉(zhuǎn)換成微控制器能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)“0”和“I” ；開(kāi)關(guān)量輸出電路負(fù)責(zé)控制外部設(shè)備開(kāi)啟和關(guān)閉。模擬量模塊包括模擬量輸入電路及模擬量輸出電路，模擬量輸入電路將所述信息中的模擬量信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)通信模塊發(fā)送給微控制器后，被微控制器的AD通道轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；模擬量輸出電路通過(guò)AD通道輸出電信號(hào)，以控制外部設(shè)備工作及關(guān)閉。
[0023]步驟S2:所述微控制器將所述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換后顯示在客戶端界面，所述客戶端向微控制器發(fā)出參數(shù)調(diào)整命令。
[0024]具體而言，客戶端安裝本實(shí)用新型提供的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用程序，用戶可登錄后在操作界面進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)配置及調(diào)整。本實(shí)施例中，用戶身份包括超級(jí)管理員及管理員:對(duì)于超級(jí)管理員，界面所有功能均開(kāi)放；對(duì)于其他管理員，界面將在原有界面基礎(chǔ)上屏蔽某些菜單選項(xiàng)。當(dāng)微控制器接收到開(kāi)關(guān)量模塊或模擬量模塊發(fā)送的電信號(hào)后，通過(guò)自身軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終實(shí)現(xiàn)在客戶端界面。
[0025]于此，本實(shí)用新型部分?jǐn)?shù)據(jù)采集或轉(zhuǎn)換由軟件實(shí)現(xiàn)，包括高端軟件和低端軟件兩部分。其中高端軟件包括數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)控平臺(tái)軟件兩部分?？蛻舳酥械臄?shù)據(jù)庫(kù)管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)所有控制器配置參數(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控參數(shù)以及管理員信息的管理，所述客戶端界面的參數(shù)來(lái)源為數(shù)據(jù)庫(kù)。于此，所述數(shù)據(jù)庫(kù)的表結(jié)構(gòu)包括控制器通道配置表、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置表、輸入輸出控制表、監(jiān)控信息表以及管理員信息表。監(jiān)控平臺(tái)軟件由數(shù)個(gè)配置界面組成，本實(shí)用新型中的監(jiān)控平臺(tái)軟件將通用的二次開(kāi)發(fā)功能與實(shí)際應(yīng)用的監(jiān)控管理功能合二為一，通過(guò)用戶權(quán)限控制具體加載哪些功能。
[0026]低端軟件包含于監(jiān)控終端、微控制器及客戶端中。監(jiān)控終端中的軟件用于完成現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的模擬量(溫度、濕度、亮度)、圖像采集；還用于對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并執(zhí)行相關(guān)的控制操作(包括調(diào)節(jié)空調(diào)的開(kāi)關(guān)及風(fēng)扇的開(kāi)關(guān))；同時(shí)用于實(shí)現(xiàn)短程網(wǎng)絡(luò)及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，以及構(gòu)建web服務(wù)器和客戶端程序。
[0027]步驟S3:所述微控制器通過(guò)通信模塊向開(kāi)關(guān)量模塊及模擬量模塊轉(zhuǎn)發(fā)所述參數(shù)調(diào)整命令，開(kāi)關(guān)量模塊及模擬量模塊將所述參數(shù)調(diào)整命令轉(zhuǎn)換為自然信號(hào)后發(fā)送給監(jiān)控終端，所述監(jiān)控終端調(diào)整開(kāi)關(guān)量及模擬量。
[0028]具體而言，所述監(jiān)控終端根據(jù)所述轉(zhuǎn)換后的自然信號(hào)，對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量及模擬量進(jìn)行調(diào)整。于本實(shí)施例中，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)界面可以對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)中的所有控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。為了滿足用戶的不同監(jiān)視需求，提供了兩種監(jiān)視界面:圖片顯示方式及曲線顯示方式。其中，能夠體現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)信息的圖片方式，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:監(jiān)控終端根據(jù)客戶端發(fā)出的圖像請(qǐng)求提供圖像。于此，監(jiān)控終端可將自身獲取的圖像信息在本地存儲(chǔ)，或通過(guò)GSM通信方式發(fā)送給客戶端。另一種監(jiān)視界面曲線顯示方式，偏向于指定時(shí)間段內(nèi)所有歷史記錄，并可對(duì)不同的開(kāi)關(guān)量或模擬量進(jìn)行對(duì)比顯示。
[0029]此外，本實(shí)用新型提供的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)還包括動(dòng)態(tài)在線校準(zhǔn)功能，該功能用于通過(guò)當(dāng)前A/D值動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)物理量，它通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)在界面體現(xiàn)。于此，所述動(dòng)態(tài)在線校準(zhǔn)功能界面參數(shù)包括當(dāng)前A/D值、所述A/D值對(duì)應(yīng)的物理量、所述物理量名稱。于此,所述物理量包括溫度、電流、電壓等自然電信號(hào)。
[0030]A/D值與物理量為線性關(guān)系，設(shè)A/D值為X，物理量為y，兩者關(guān)系表達(dá)為y=kx+b。初始時(shí)分別獲取物理量取值范圍(yl，y2)及A/D值取值范圍(xl，x2)，將yl、y2、xl及x2分別代入公式y(tǒng)=kx+b中，計(jì)算得出k值及b值后，即可開(kāi)始使用界面的校準(zhǔn)功能。用戶可根據(jù)當(dāng)前采集的A/D值，獲得校準(zhǔn)后的物理量，以實(shí)現(xiàn)物理量的動(dòng)態(tài)回歸。
[0031]綜上所述，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用戶可在遠(yuǎn)程客戶端發(fā)出調(diào)整命令，監(jiān)控終端進(jìn)行相應(yīng)自然物理量的調(diào)整，或者系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)功能，使得監(jiān)控終端自動(dòng)調(diào)整對(duì)應(yīng)物理量，均可遠(yuǎn)程調(diào)整空調(diào)等設(shè)備，使現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境達(dá)到理想條件。同時(shí)，通過(guò)監(jiān)控界面不同開(kāi)關(guān)量或模擬量的歷史記錄對(duì)比，可使監(jiān)控人員全面掌握現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的變化情況，為下一步的相應(yīng)參數(shù)調(diào)整作好準(zhǔn)備。
[0032]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于嵌入式以太網(wǎng)的可定制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，與監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備連接，用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息的監(jiān)控及調(diào)節(jié)，其特征在于，包括監(jiān)控終端、開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊、通信模塊、微控制器及客戶端，所述監(jiān)控終端分別連接開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及客戶端，所述通信模塊分別連接開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及微控制器，所述微控制器連接客戶端: 所述監(jiān)控終端用于采集所述環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備產(chǎn)生的信息，并將所述信息分別發(fā)送給開(kāi)關(guān)量模塊及模擬量模塊； 所述開(kāi)關(guān)量模塊及模擬量模塊，用于分別將監(jiān)控終端發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為微控制器可識(shí)別的信號(hào)后發(fā)送給所述微控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器采用飛思卡爾Cortex-M4系列的K60N512芯片作為主控芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集模塊還包括圖像采集電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊通過(guò)UART、RS-485接口、SP1、USB或以太網(wǎng)方式連接所述開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及微控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控終端通過(guò)GSM通信方式與所述開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊及客戶端連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK203422646SQ201320400091
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】王宜懷, 劉輝, 蔣建輝, 陳建明, 王浩 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)