基于GSM网络的工业物联网无线设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于GSM网络的工业物联网无线设备，由与远程用户监控端通信连接的GSM转Zigbee无线网网关和多个与GSM转Zigbee无线网网关通信连接的Zigbee无线终端模块组成。无线网网关实现协议转换及Zigbee无线网络的管理，无线终端模块实现数据的采集功能。本实用新型专利技术主要采用移远M35模块、ATMEGA128、CC2591等芯片实现通信及协议的转换，各芯片都应用成熟，实用可靠。无线网络采用TI的Z-STACK实现网络管理，具有数据路由、移动拓扑等特点，无线数据通过GSM网关实现与用户的交互。终端模块具有功能多样性、丰富的硬件选择性、良好的兼容性等特点。本实用新型专利技术功能多样、结构简单、工作稳定可靠，符合工业物联网发展方向。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种无线数据采集、传输与管理系统设备，具体涉及一种GSM网络的工业物联网无线设备。
技术介绍
以移动技术为代表的普适计算、泛在网络被称为继计算机技术、互联网技术之后信息技术的第三次革命。而物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，可大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能工业的新阶段。现有工业领域多采用有线方式来解决数据的采集和传输，但是在遇到数据采集点特别分散的场合，采用有线的方式进行数据采集传输的经济性差，而且随着布线的增长可靠性降低，线缆故障难以查找。
技术实现思路
本技术的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种可以实现随时随地地对工业生产场合进行远程控制的基于GSM网络的工业物联网无线设备。本技术采用的技术方案是:一种基于GSM网络的工业物联网无线设备，由与远程用户监控端通信连接的GSM转Zigbee无线网网关以及多个与GSM转Zigbee无线网网关通信连接的Zigbee无线终端模块组成。上述的基于GSM网络的工业物联网无线设备中，所说的GSM转Zigbee无线网网关包含电源、GSM网络协议管理单元、协议转换协调控制单元和Zigbee无线网络协调器，电源分别连接GSM网络协议管理单元、协议转换协调控制单元和Zigbee无线网络协调器，协议转换协调控制单元分别与GSM网络协议管理单元和Zigbee无线网络协调器连接。上述的工业物联网无线设备中还包含有SD卡控制单元和两个程序调试下载单元，协议转换协调控制单元和Zigbee无线网络协调器分别与一个程序调试下载单元相连接，协议转换协调控制单元同时还与SD卡控制单元相联接。上述的基于GSM网络的工业物联网无线设备中，所说的Zigbee无线终端模块由电源、无线网络通信终端、功能接口电路、拨码开关和程序调试下载单元组成，电源分别连接无线网络通信终端和功能接口电路，无线网络通信终端与功能接口电路相连接，无线网络终端同时与拨码开关和程序调试下载单元连接。与现有技术相比，本技术所述工业物联网无线设备紧紧跟随移动互联网的浪潮，将工业物联网无线设备与GSM网络进行有机融合，一方面利用GSM网络通信的成熟技术，使数据能够跨越地域限制地传输到远程用户监控端，设计上采用SD卡保存监控数据配置信息，方便用户随时调整数据监控策略，实现工业现场数据的采集和管理在移动设备上显示管理，最终可以实现随时随地的对场进行远程控制；另一方面，本技术充分利用Zigbee无线网络方便配置、灵活配线、低功耗、可靠性高等优点，减少了布线带来的经济问题和故障问题，在工厂恶劣环境下对生产的监控及控制等多个方面有着良好的应用前景。本技术主要采用移远M35模块、ATMEGA128, CC2530、CC2591等芯片实现通信及协议的转换，各个芯片都应用成熟，实用可靠。无线网络采用TI的Z-STACK实现网络的管理，具有数据路由、移动拓扑等特点，无线数据通过GSM网关实现与用户的交互。终端模块具有功能多样性、丰富的硬件选择性、良好的兼容性等特点。本技术功能多样、结构简单、工作稳定可靠、功耗低、成本低，符合工业物联网发展方向。附图说明图1是本技术的系统结构示意图。图2是GSM转Zigbee无线网网关的结构示意图。图3是Zigbee无线终端模块的结构框图。附图中各数字标号的名称分别是:1_GSM转Zigbee无线网网关，11-电源，12-GSM网络协议管理单元，13-协议转换协调控制单元，14-Zigbee无线网络协调器，15-程序调试下载单元，16-程序调试下载单元，17-程序调试下载单元；2-Zigbee无线终端模块，21-电源，22-无线网络通信终端，23-功能接口电路，24-拨码开关，25-程序调试下载单元。具体实施方式以下将结合附图对本
技术实现思路
做进一步地详细描述，但本技术的实际应用结构并不仅限于下述的实施例。如图1所示,本技术包括GSM转Zigbee无线网网关I以及多个Zigbee无线终端模块2，远程用户监控端通过GSM转Zigbee无线网网关I与各Zigbee无线终端模块2进行数据交互通信，整个设备系统核心在于GSM转Zigbee无线网网关I，应用在于Zigbee无线终端模块2。GSM转Zigbee无线网网关I的硬件电路板从功能上分包括4个主要部分，分别是:电源11、GSM网络协议管理单元12、协议转换协调控制单元13、Zigbee无线网络协调器14。Zigbee无线终端模块2包括多种形式的模块，如IO输入模块，IO输出模块，AD模块，DA模块，根据实际需要可以不断扩充。实际工作中，本技术的Zigbee无线终端模块2将采集到的数据无线传输到GSM转Zigbee无线网网关1，协议转换协调控制单元13通过SD卡控制单元17读取用户对于每一个无线端端模块2的数据阈值配置信息，若发现有异常数据，则生成报警信息并通过GSM网络协议管理单元12以短信形式告知远端用户。协议转换协调控制单元13对数据进行定时记录，并保存至SD卡上，方便用户对数据进行跟踪记录。GSM转Zigbee无线网网关I的结构如图2所示，它包括电源11、GSM网络协议管理单元12、协议转换协调控制单元13和Zigbee无线网络协调器14四个部分。电源11分别连接GSM网络协议管理单元12、协议转换协调控制单元13和Zigbee无线网络协调器14，协议转换协调控制单元13分别与GSM网络协议管理单元12和Zigbee无线网络协调器14连接，协议转换协调控制单元13和Zigbee无线网络协调器14分别连接程序调试下载单元15、16，协议转换协调控制单元13另外还与SD卡控制单元17相联接。电源11部分提供6 42V的直流输入，经过反向保护电路、开关稳压电路、线性稳压电路和滤波电路，最终获得+5V (GSM模块)、+3.3V (其余各芯片使用)两种电平的直流电压，开关稳压电路使用NI的LM25576芯片，开关频率可达IMHz，输出电流为2A，同时内置保护功能。GSM网络协议管理单元12采用移远QUECTEL M35四频GSM模块，该模块具有低功耗、宽工作温度范围的优点，非常适用于环境恶劣工业现场。在数据传输速率上，提供Class 12最大85.6kbps的速度，满足小数据量实时传输的要求。在射频技术上，该模块拥有-108.5dBm的无线灵敏度。模块配备两路音频接口，可以方便扩展语音对话通信。支持标准及增强型AT指令集，同时内置TCP/IP等丰富的协议栈，便于实现多种协议数据的传输。协议转换协调控制单元13由ATMEGA128芯片实现。ATMEGA128是ATMEL公司的高性能、低功耗的AVR 8位微处理器先进的RISC结构，工作于16MHz时性能高达16MIPS，其内部具有128K字节的系统内可编程Flash、4K字节的EEPR0M、4K字节的内部SRAM，担负着协议转换、GSM模块控制配置、SD卡读写控制和无线网络应用协议管理等多个任务。Zig本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GSM网络的工业物联网无线设备，其特征在于：由与远程用户监控端通信连接的GSM转Zigbee无线网网关(1)以及多个与GSM转Zigbee无线网网关(1)通信连接的Zigbee无线终端模块(2)组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于GSM网络的工业物联网无线设备，其特征在于:由与远程用户监控端通信连接的GSM转Zigbee无线网网关(I)以及多个与GSM转Zigbee无线网网关(I)通信连接的Zigbee无线终端模块(2)组成。2.根据权利要求1所述的基于GSM网络的工业物联网无线设备，其特征在于:所说的GSM转Zigbee无线网网关(I)包含电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李墨翰，罗国佳，张建奇，郑伟，杨海科，
申请(专利权)人：西安航天自动化股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：