【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通讯领域，具体涉及基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统。
技术介绍
1、本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
2、在工业领域，传统有线通讯方式存在诸多弊端，如高腐蚀环境或露天工况下线路容易老化，现场环境复杂时不方便布线，靠近动力电缆容易受到强磁、强静电干扰，运动机构中采用的卷线器或拖链结构容易弯折电缆，影响电缆寿命等等。
3、针对工业2.4g无线通讯，该技术广泛应用于工业控制中，解决了工业现场不方便或无法布线的问题。但此无线方案穿透和绕射能力较弱，且容易受周边干扰，通讯距离较短，不适合较复杂工况环境。
4、对于nb-iot、cat.1、5g等蜂窝物联网技术，虽解决了2.4g通讯的一些缺陷，但这些网络均需要接入公网，或采取数据隔离措施，并且需要加设基站，使系统复杂化，高成本也较高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对现有技术中存在的问题，提供了基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，用于特定场合的工业应用场景，具有较好的便捷性、灵活性、扩展性，同时具有远距离、低功耗、抗干扰、易于部署、高安全性的特点，在实时性要求不特别高、数据量不大的场合非常适用，解决了上述三类通讯的弊端。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，包括：非蜂窝远距离无线通讯模块、微控制器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输
4、进一步地，还包括：显示模块、按键模块和eeprom存储器，所述显示模块、按键模块和eeprom存储器均与微控制器连接。
5、进一步地，还包括：ups电源和交流适配器，所述交流适配器与ups电源连接，所述ups电源分别与非蜂窝远距离无线通讯模块和微控制器连接。
6、进一步地，还包括：uart接口、spi接口、i2c接口、can接口、以太网接口和uart转232模块、uart转485模块；所述uart接口、spi接口、i2c接口、can接口和以太网接口均与微控制器连接，所述uart转232模块和uart转485模块均与uart接口连接。
7、进一步地，所述非蜂窝远距离无线通讯模块采用e22-400t22d模块，通过uart串口连接微控制器；
8、所述微控制器采用stm32f407vgt6芯片，芯片所需电源由5.1v电压转3.3v电压的tps63020升降压芯片提供。
9、进一步地，所述模拟量输入模块为带有lm158运放的2路4-20ma电流转0-2.5v电压的转换模块，输出端连接微控制器2个adc通道；输入和输出侧通过hcnr201线性光耦芯片隔离；
10、所述模拟量输出模块为带有lm158运放的2路0-2.5v电压转4-20ma电流的转换模块，输入端连接微控制器2个dac通道；输入和输出侧通过hcnr201线性光耦芯片隔离。
11、进一步地，所述开关量输入模块为8路带6n137光耦芯片隔离的电平转换模块，将输入端24v电压转化为微控制器所需的最大3.3v的低电压，输出至微控制器的adc通道；通过检测对应adc通道的电压值，并预设判断电压阈值，判断该通道是否有通断输入；
12、所述开关量输出模块为8路带有pc817光耦芯片隔离的继电器模块，输入端连接微控制器的gpio接口；相应gpio通道输出3.3v高电平时，光耦芯片输出高电平，经过电流放大电路驱动该通道的继电器线圈带电，达到控制继电器常开触点接通的目的；gpio通道输出低电平时，触点断开。
13、进一步地，所述显示模块为ssd1306芯片的oled单色显示模块，通过spi串口连接微控制器；
14、所述按键模块为多按键设计，通过gpio接口连接微控制器；
15、所述eeprom存储器采用at24c256芯片，通过i2c串口连接微控制器。
16、进一步地，所述交流适配器为功率20w的220v转12v的ac-dc隔离电源模块；
17、所述ups电源是采用bq25616芯片的nvdc功率路径的电池管理系统，及tps61235p芯片升压功能的直流ups电源，固定5.1v输出电压，最大8a输出电流。
18、进一步地，所述spi接口连接微控制器spi通道，带tvs防护和adum1201芯片高速磁隔离；
19、所述i2c接口连接微控制器i2c通道，带tvs防护和iso1540芯片高速电气隔离；
20、所述can接口连接微控制器can通道，带tvs防护和is01050芯片高速电气隔离；
21、所述以太网接口连接微控制器以太网通道，带tvs防护和h1102nl芯片的网络变压器磁隔离；
22、所述uart接口连接微控制器uart通道，带tvs防护和adum1201芯片高速磁隔离；
23、所述uart转232模块采用sp3232een转换芯片，实现微控制器uart信号的ttl电平与rs232总线电平的双向转换；uart端与uart接口连接；
24、所述uart转485模块采用maxim13487转换芯片，实现微控制器uart信号的ttl电平与rs485总线电平的双向转换；uart端与uart接口连接。
25、与现有的技术相比本专利技术的有益效果是：
26、1、基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，包括：非蜂窝远距离无线通讯模块、微控制器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块；所述非蜂窝远距离无线通讯模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块均与微控制器连接；通过非蜂窝远距离无线通讯模块进行数据的接收和发送；其发射端和接收端均为收发一体设计，采用点对点传输或加密透传方式进行一对一无线通讯，避免了一收多发或多发一收的无线通讯方式产生的数据冲突、信号串扰和轮询延迟问题，提高了收发准确性、稳定性、可靠性。
27、2、基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，适用于实时性要求不特别高、数据量不大的应用场合，特别适用于远距离、不方便布线的工业环境，例如：取水流量变送器的远程监测，电厂气象环境监测，大坝位移监测及远传，区域安全监测，火灾报警远传，斗轮机无线通讯、采矿无线通讯等设备应用。
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1.基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，包括：非蜂窝远距离无线通讯模块、微控制器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块；所述非蜂窝远距离无线通讯模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块均与微控制器连接；通过非蜂窝远距离无线通讯模块进行数据的接收和发送。
2.根据权利要求1所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，还包括：显示模块、按键模块和EEPROM存储器，所述显示模块、按键模块和EEPROM存储器均与微控制器连接。
3.根据权利要求2所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，还包括：UPS电源和交流适配器，所述交流适配器与UPS电源连接，所述UPS电源分别与非蜂窝远距离无线通讯模块和微控制器连接。
4.根据权利要求3所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，还包括：UART接口、SPI接口、I2C接口、CAN接口、以太网接口和UART转232模块、UART转485模块；所述UA
5.根据权利要求4所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，所述非蜂窝远距离无线通讯模块通过UART或SPI串口连接微控制器。
6.根据权利要求5所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，所述模拟量输入模块将外部输入的电流或电压信号转化为微控制器ADC输入电压，输出端连接微控制器ADC通道；输入和输出侧通过线性光耦芯片隔离；
7.根据权利要求5所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，所述开关量输入模块为多路光耦隔离的电平转换模块，将输入端高电压转化为微控制器所需的低电平，输出至微控制器的ADC通道；通过检测对应ADC通道的电压值，并预设判断电压阈值，判断该通道是否有通断输入；
8.根据权利要求5所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，所述显示模块通过串口或并口连接微控制器；
9.根据权利要求5所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，所述交流适配器为AC-DC隔离电源模块；
10.根据权利要求5所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，所述SPI接口连接微控制器SPI通道，带TVS防护和高速隔离；
...【技术特征摘要】
1.基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，包括：非蜂窝远距离无线通讯模块、微控制器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块；所述非蜂窝远距离无线通讯模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块均与微控制器连接；通过非蜂窝远距离无线通讯模块进行数据的接收和发送。
2.根据权利要求1所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，还包括：显示模块、按键模块和eeprom存储器，所述显示模块、按键模块和eeprom存储器均与微控制器连接。
3.根据权利要求2所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，还包括：ups电源和交流适配器，所述交流适配器与ups电源连接，所述ups电源分别与非蜂窝远距离无线通讯模块和微控制器连接。
4.根据权利要求3所述的基于非蜂窝低功耗远距离物联网技术的工业无线通讯系统，其特征在于，还包括：uart接口、spi接口、i2c接口、can接口、以太网接口和uart转232模块、uart转485模块；所述uart接口、spi接口、i2c接口、can接口和以太网接口均与微控制器连接，所述uart转232模块和uart转485模块均与uart接口连接。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：冷东键，沈潇，李政，练志桐，施小驹，彭卫红，贺振东，王东川，秦晴，刘新军，鲜小军，徐廷余，张忠鑫，熊彪，郑月，顾根年，周长明，张涛，邢星，田小宝，陈志驹，陈一良，
申请(专利权)人：国能四川华蓥山发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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