[發明專利]一種基于WI-FI的通用型多協議數字儀表物聯模塊

有效

• 申請號: 202110656856.4
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113242534B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 楊雙龍;丁瑞好;吳菲;黃云志;黃園民;徐成亮;邵春莉;徐科軍;梁利平
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04W4/40
• 分類號: H04W4/40;H04L67/12;H04L69/08;H04L67/141
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 彭超

本發明為一種基于WI?FI的通用型多協議數字儀表物聯模塊，從WI?FI通訊模塊硬件、物聯軟件協議和物聯API函數庫三個方面進行設計，提供了面向不同類型數字儀表移植適配簡單且物聯功能強大的通用型物聯解決方案。WI?FI通訊模塊硬件采用寬電壓范圍串行接口設計，借助WI?FI的高速傳輸性能滿足不同的物聯傳輸要求；物聯軟件協議采用私有儀表交互協議與數字儀表交互，采用私有物聯交互協議、MODBUS?TCP協議和命令透傳協議與網絡設備交互，支持儀表數據定時轉發/實時高速轉發、儀表工作參數調試、MODBUS通訊、儀表私有命令調試、儀表固件升級等強大的物聯功能；物聯API函數庫通過IoT.lib文件和IoT.h文件提供兼容不同處理器工作模式的、高度封裝的物聯數據變量和API函數，用于數字儀表物聯功能的簡單靈活適配；從而，為不同類型數字儀表提供靈活、強大的物聯功能和簡單的適配方案。

技術領域

本發明涉及儀器儀表的物聯網技術，特別是一種適用于數字儀表加入互聯網的基于WI-FI通訊的通用型物聯模塊，同時支持私有的物聯交互協議和標準的MODBUS-TCP協議，為數字儀表物聯功能的開發提供簡易的物聯API函數庫，實現數字儀表通過WI-FI與網絡中的其它設備進行現場通訊或遠程交互，從而為數字儀表提供通訊、調試、維護、云服務等強大的物聯功能。

背景技術

隨著物聯網技術的發展，將網絡技術與儀表技術結合以實現儀表物聯功能的需求越來越多。現有的儀表物聯功能的實現通常有兩種方式：其一為一體化物聯功能定制設計；其二為分體式通用物聯功能擴展。前一種方式通常在要求物聯功能的儀表的整體設計中加入定制的物聯功能，設計出結構緊湊的具有物聯功能的儀表；該方式通常針對性較強，即一表一設計，設計周期較長，通用性較差，導致每開發一款新的儀表都需要做新的物聯設計；例如，文獻《具有工業以太網接口的差壓質量流量計研究》（付敬奇、楊鵬，儀表技術與傳感器，2007,6:8-10.）、《基于物聯網的高精度超聲波氣體流量監測系統設計》（鄭高原、佘世剛，儀表技術與傳感器，2021,2:65-70.）、《基于物聯網通信技術的智能燃氣表系統設計與實現》（張俊剛，山東大學，2018.）以及中國專利CN110400423A（潘洪原.一種一體式物聯網多功能流量計及控制方法, 2019-11-01.）中公布的物聯技術均為此種方式，存在物聯功能高度定制、儀表數據轉發刷新率低、物聯功能通用性差、不能移植的特點；亦有儀表企業制定統一規范，在自己內部的系列產品中采用統一的物聯功能設計，但相關的物聯功能同樣難以移植到其它品牌或其它系列產品，通用性仍較差。第二種方式為采用通用的物聯模塊對儀表進行物聯功能擴展，通用的物聯模塊與儀表之間采用傳統的標準協議的數字通訊連接或者工業標準模擬信號連接來獲取儀表的數據，然后由物聯模塊自帶的網絡通訊功能實現數據的網絡轉發；該方式不要求重新開發儀表，通用性好、物聯功能適配簡單、適配周期短；但此方式能提供的物聯功能一般比較簡單，數據傳輸的速率一般也較低，難以滿足靈活、復雜的物聯功能需求，且儀表整體不夠緊湊；例如，文獻《工業物聯網網關設計》（武麗英、沈林濤，自動化儀表，2020,41(9):51-53+58.）、《基于工業物聯網的智能網關設計》（張儀、楊露霞、張椅，自動化儀表，2018,39(6):43-45.）、《基于低功耗藍牙和WebSocket的物聯網數據網關》（謝佳柏、陳賢祥、胡欣宇，儀表技術與傳感器，2016,1:76-78.）以及中國專利CN112669584A（徐永,耿朋,王戰友. 一種便攜式多功能物聯網終端. 2021-04-16.）中公布的通用物聯網關設計，僅通過Modbus通訊等方式獲得儀表輸出數據，實現數據的網絡轉發的功能，物聯功能簡單、數據轉發速率低，且物聯功能的進一步擴展受限于儀表自身的數據通訊交換功能。據此可知，一種功能強大、能靈活配置、數據轉發速率高、兼容標準工業網絡通訊協議、支持儀表自帶的命令調試功能、提供儀表固件的OTA升級通道、同時可簡單適配任意數字儀表的結構緊湊的通用型物聯模塊無論是對于有物聯要求的新數字儀表的整體設計還是對現有儀表的物聯功能拓展都具有重要的意義，能夠大幅提升其物聯功能的開發效率，提供強大的物聯功能且兼容性好。