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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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：http://img.blog.csdn.net/20180106111846357?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast
http://img.blog.csdn.net/20180106111933626?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast
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 http://img.blog.csdn.net/20180106111955527?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast4. 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 http://img.blog.csdn.net/20180106112021099?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast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： http://img.blog.csdn.net/20180106112131180?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast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。http://img.blog.csdn.net/20180106112206849?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast
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。 http://img.blog.csdn.net/20180106112223622?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast2. 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。 http://img.blog.csdn.net/20180106112233571?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast8. 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。 http://img.blog.csdn.net/20180106112243338?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEasthttp://img.blog.csdn.net/20180106112307972?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast9. 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。http://img.blog.csdn.net/20180106112341491?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzk4MTAyNjU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast
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。
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