[发明专利]一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置及其方法

权利要求书

1.一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置，其特征在于，包括微处理器、无线采集模块、存储模块、隔离模块和通讯模块；所述微处理器的采集端连接所述无线采集模块，其通讯端通过所述通讯模块连接服务器端中间件，所述微处理器的控制端通过所述隔离模块与PLC相连，其存储端通过SPI接口连接所述存储模块；所述微处理器含有：

信息分配写入装置，用以对所述无线采集模块的各集成传感器进行ZigBee地址分配，并写入连接的服务器端中间件的IP和端口号、连接的PLC的数量和相应的modbus地址；

子任务创建装置，用以对汇聚传输装置进行初始化并创建子任务，子任务包括：感知数据采集处理传输子任务、中间件端PLC控制指令监听子任务和PLC反馈状态上传子任务；

感知数据采集处理传输装置，用以通过信息写入分配装置中分配的ZigBee网络以采集各集成传感器获取的感知数据，再通过所述通讯模块以16进制格式将采集的感知数据上传至服务器端中间件，最后，将感知数据与存储设备中设定好的阀值进行对比，若超出阀值范围，则发送控制指令至PLC控制机启动相关电机，若没有超出阀值范围，则保持与PLC相连设备的现有情况；

中间件端PLC控制指令监听装置，用以建立所述微处理器与所述服务器端中间件之间指定IP和端口连接，且每隔一分钟发送心跳包数据以维持连接，当所述服务器端中间件发送十六进制控制指令时，对十六进制控制命令进行解析，若指令正确则将该指令转换成modbus-rtu协议下的指令格式，发送到相应modbus地址下的PLC控制机以执行相关线圈的开关操作；

PLC反馈状态上传装置，用以在每隔30秒，利用modbus-rtu协议下的0x10指令获取PLC实时状态反馈量，并将状态反馈量转换为所述微处理器和所述服务器中间件的十六进制通信协议格式。

2.根据权利要求1所述的一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置，其特征在于，所述无线采集模块通过串口连接所述微处理器的采集端，并通过ZigBee网络采集感知数据和数据传输，用以采集感知数据。

3.根据权利要求1所述的一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置，其特征在于，所述隔离模块采用485/232隔离模块，所述485/232隔离模块通过485总线接口和485-232转换接口分别与PLC控制模块相连，用以将所述微处理器处理的数据发送至所述PLC控制模块，并将PLC控制模块的指令执行反馈信息和工作状态信息传输至所述微处理器上。

4.根据权利要求1所述的一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置，其特征在于，所述存储模块包括大容量存储器和外部总线读写存储器，所述大容量存储器用以感知数据、阀值和用户配置数据的存储，所述外部总线读写存储器用以协议转换关系和相关算法的存储。

5.根据权利要求1所述的一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置，其特征在于，所述通讯模块包括GPRS-DTU通讯模块和以太网通讯模块，所述GPRS-DTU模块和所述以太网通讯模块分别与所述微处理器相连；

所述GPRS-DTU通讯模块用以建立汇聚终端和服务器端的无线网络连接，实现基于TCP/IP协议下感知数据和控制信息的汇聚传输处理，可以使用3G-DTU/4G-DTU模块进行无缝替换；

所述以太网通讯模块用以建立汇聚终端和服务器端的有线网络连接，同理实现基于TCP/IP协议下感知数据和控制信息的汇聚传输处理。

6.根据权利要求1所述的一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置，其特征在于，所述微处理器上连接USB串口模块，所述USB串口模块用以处理器程序下载、系统时间的设定、工作状态信息打印。

7.根据权利要求1所述的一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置，其特征在于，所述微处理器的显示端连接状态指示灯模块，所述状态指示灯模块包括电源指示灯、系统运行指示灯、数据接收指示灯和数据发送指示灯。

8.根据权利要求1所述的一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置，其特征在于，所述微处理器采用STM32F103RFT6，所述无线采集模块的射频收发芯片采用AT86RF212B。

9.根据权利要求1所述一种感知数据和控制信息的汇聚传输装置的汇聚传输方法，其特征在于，在微处理器、无线采集模块、存储模块、隔离模块和通讯模块构成的装置中；所述微处理器的采集端连接所述无线采集模块，其通讯端通过通讯模块连接服务器端中间件，所述微处理器的控制端通过所述隔离模块与PLC相连，其存储端通过SPI接口连接所述存储模块；所述微处理器运行如下步骤：

信息分配写入步骤，用以对无线采集模块的各集成传感器进行ZigBee地址分配，并写入连接的服务器端中间件的IP和端口号、连接的PLC的数量和相应的modbus地址；

子任务创建步骤，用以对汇聚传输装置进行初始化并创建子任务，子任务包括：感知数据采集处理传输子任务、中间件端PLC控制指令监听子任务和PLC反馈状态上传子任务；

感知数据采集处理传输步骤，用以通过信息写入分配装置中分配的ZigBee网络以采集各集成传感器获取的感知数据，再通过通讯模块以16进制格式将采集的感知数据上传至服务器端中间件，最后，将感知数据与存储设备中设定好的阀值进行对比，若超出阀值范围，则发送控制指令至PLC控制机启动相关电机，若没有超出阀值范围，则保持与PLC相连设备的现有情况；

中间件端PLC控制指令监听步骤，用以建立微处理器与服务器端中间件之间指定IP和端口连接，且每隔一分钟发送心跳包数据以维持连接，当服务器端中间件发送十六进制控制指令时，对十六进制控制命令进行解析，若指令正确则将该指令转换成modbus-rtu协议下的指令格式，发送到相应modbus地址下的PLC控制机以执行相关线圈的开关操作；

PLC反馈状态上传步骤，用以在每隔30秒，利用modbus-rtu协议下的0x10指令获取PLC实时状态反馈量，并将状态反馈量转换为微处理器和服务器中间件的十六进制通信协议格式。