应用转帖 zigbee GPRS Wifi智能无线远程监控系统方案应用技术

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 楼主 | 2018-1-6 20:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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智能开发工作室 18117-529-117
一.                                 远程自动化监控系统介绍
                时下正火热的IoT应用广泛,和高科技智能产品搭上边的都能看到其身影,在今后的很长一段时间内,IoT的应用将会变得更加普遍。高科技可以将传统的应用变得更加便利,也必将会把产品变得更有竞争力、更加吸引人、更高利润。
                智能手机的普及也同样推动着此类应用的发展,通过手机来实现的功能也很丰富,远程监控系统可以利用这一点来实现各种各样的设备接入互联网,并通过手机端与处于世界各地的设备交互数据,通过交换的数据来实现设备状态的查看及控制。
                远程自动化控制基于的数据流的传输、存储和分析,本系统在各个环节均提供多种解决方案以适应不同需求,不同方案间通信无缝衔接。
二.                                 涉及通信技术
根据功能应用场景、功耗、距离及物理环境定制选择所需的通信,以下列举几个常用的通信技术,在此仅作简单介绍
1.      ZigBee
短距离,低功耗
mesh组网
支持中继路由传输,直观图如下:


2.      WiFi
家用广泛
连接无线路由器,手机等移动设备连接方便
星形网络
覆盖范围有限

3.       GPRS/4G/NB-IoT
远距离传输
覆盖范围广
需要运营商网络接入
4.      LoRa
中距离低功耗传输,用于点到点传输比较便捷,引用一个模块为例
5.      Ethernet有线
适用于铺线便捷,数据传输量大的场景
我们有一种网关可做到自适应,同时支持蜂窝网络和有线网,并优先使用有线网
                  
左图为带路由网关的有线网                    右图为网络芯片加MCU的应用

三.                                 系统结构1.           子节点
通常在应用场景中很多种类,从系统层面看,每个子节点都是一个数据单元,分别有各自的特征,可以根据需求来定制。比如节点负责读取某种设备的状态,或是传感器的值,或是控制继电器的开合,或是控制一种设备的工作行为等等。
2.     网关
功能是将当前子网中所有数据单元连接起来,并整合数据与公网相接,最终将数据传至服务器。服务器产生的控制和查询请求也通过网关传达至对应的子设备,网关具有上接公共因特网下接子设备,在系统中提供数据统筹协调的作用。
3.     服务器
一般是由云计算提供硬件支持,在服务器主机上部署了通信接口、控制后台、数据库等应用。服务器将提供用户账号的权限管理,设备管理,历史数据查询,及数据分析等功能。
4.     用户界面
                用户界面分为移动端APP和浏览器网页两种,为不同的用户提供方便快捷的管理和控制。网页端可以支持任何互联网设备的浏览器访问,APP提供Android和iOS两种版本。
5.     典型结构应用
结构图如下:
               
四.                                 各个部分的扩展6.     子设备节点
采集设备,此类设备通过IO口接各式传感器,单总线的温度DS18B20,SPI口,RS485,RS232或CAN等,将数据从传感器中取到并透过子网发送到网关以实现数据采集,此类设备较为基础。
控制设备,通过串口、RS485、RS232、SPI、IO口接电动机马达、继电器、门磁、蜂鸣器,接收网关的控制命令来驱动设备去响应。另一种方式是本身设备有基本的人机交互接口,可以识别按键或特定语音来对网络之中其他设备发出控制请求。
显示设备,配备段码显示、LED屏幕或者是点阵屏显示一些实时状态、控制信息等内容。
以下是子设备 节点的几个实物图,分别为:四路控制器、定时插座、按键灯控、触摸开关、PM2.5传感器读取、显示状态。


7.     网关设备
                网关可以根据功能分为多种,但其根本功能都是起到协调上下级网络之间的连接,使得网络之间的数据交换通畅无阻,无缝对接设备与用户。接下来举例说明两种Zigbee网络的网关:
1.      Gprs/4G/NB-IoT+ Ethernet有线网络
这款网关主要分为五块,分别为GPRS部分、zigbee主节点、Ethernet有线网、MCU主控和预留485/232/TTL等通信接口。
通过扩展GPS部分,配合服务器可以实现设备的追踪定位,目前有车载项目已经在用。
网关配备显示屏,可以根据应用场合是否配备显示屏及定制显示内容。显示屏尺寸也提供多种选择。
网关优先使用有线网通信,当有线网故障时候自动切换到GPRS网络,一旦有线网恢复功能,继续使用有线网。
2.      WiFi + Ethernet有线网络通信
网关主要包括路由器部分、zigbee主节点、RS232/485通信及IO接口。
路由器部分包含了家用路由器的功能并可提供定制化功能,本应用中提供WiFi信号热点及WAN和LAN有线接口。路由器基于OpenWrt的开源系统,使用RT5350、RT7268等主控,功能强大。
8.           服务器
                服务器端应用较为复杂而且多为用户不可见部分,其功能为系统的中枢,提供给用户的管理、查询和控制的接口界面。
9.     移动端APP
                作为移动化控制的一个重要部分,手机APP自然不可或缺,此处由于APP定制种类繁多,仅做列举几个控制界面截图。
                通过手机APP实现随时随地对设备状态 获取、控制等操作,还可以通过服务器上的历史数据记录绘制数据变化曲线图。

五.                                 应用场景举例
                许多传统行业配上这些东西瞬间升级,更多应用期待合作,这里举例仅做抛砖引玉。

                水产养殖(水质Ph、水温、溶氧、增氧泵开关、光照等)
                现代化农业大棚(土壤湿度、光照、空气温湿度、自动喷灌、二氧化碳含量等)
                智能楼宇(灯光场景定时、窗帘、门禁、室内空调自动调节)
                车载尾气追踪(描绘行驶轨迹、电子围栏、车辆各个模块状态、尾气质量分析)
六.                                 视频演示参考
WiFi/Eth有线网+GPRS+Zigbee+远程控制演示
七.                                 开发团队介绍
                本团队成员皆为硕士研究生及以上学历,毕业于全国不同重点高校的计算机及电子专业。技术骨干均在知名半导体企业、软件行业从业七年以上,开发经验丰富。
同样一款设备在开发之后的使用中暴露问题的多少,系统的稳定性及寿命均和设计细节息息相关。这也许可以形象的用工匠师傅来比拟,搬砖的学徒工到精雕细琢的大师傅还是有很长的路要走要磨练,同样道理,一个电子设计工程师的经验成长也是需要点滴的积累。

评论

candyling 2018-3-29 13:17 回复TA
学习一下 
| 2018-2-28 09:18 | 显示全部楼层
| 2018-3-5 16:21 | 显示全部楼层
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