1,设备管理:设备管理顾名思义就是定义设备相关信息,如设备类型、设备属性等。注:定义设备的类型,一般由设备的制造商来定义,一种设备类型最重要的是关联到一套独有的数据解析方法,数据的存储方法,已经设备规格等数据,也只有设备的制造商才可以编辑有关设备类型的数据,而设备的使用者只能浏览设备类型的相关信息。
2,组织管理:在物联网卡平台中,所有的设备、用户、数据都是基于组织的管理的。用户管理:用户是基于一个组织下的人员构成,每个组织下面都有管理员角色,管理员可以为其服务的组织添加不同的用户,并分配每个用户不同的权限。注:一个用户也可以属于多个不同的组织,并且扮演不同的组织。
3,数据传输管理,定义针对一类型设备的数据传输协议,基本格式是:每一个设备都有唯一的序列号,但没有固定格式(因为每个制造商有自己的编码格式);命令码一般采用2位数字编码00~99;而数据部分是此条报文,所包含的数据部分,每个协议可以定义不同的解析方式,比如服务器在收到数据包后,会根据预先定义好的解析方式解析数据字段,并按照规则存储。
4,(1)权限管理,数据的权限是至关重要的。(2)大数据,物联网数据是一个海量的数据,我们可以根据这些数据来实现数据的可视化分析。(3)数据的导出,用户可以导出数据到本地做分析。
通过上述介绍我们知道,物联网卡管理平台由设备管理、用户管理、数据传输管理与数据管理四个板块构成,各个板块负责各,自数据查询、管理,通过网络系统与通信技术的彼此连接共同组建物联网卡平台系统,实现数据的即时连接查询。我们表示,物联网卡管理平台的出现是物联网技术发展到一定阶段的必然产物,也是物联网卡得以批量连接硬件设备的基础,通过物联网卡管理平台管理物联卡,对物联网卡发展趋势大有裨益。
天工测控WiFi模块
WiFi模块选型表
AP模式: Access Point,提供无线接入服务,允许其它无线设备接入,提供数据访问,一般的无线路由/网桥工作在该模式下。AP和AP之间允许相互连接。
Sta模式:Station, 类似于无线终端,sta本身并不接受无线的接入,它可以连接到AP,一般无线网卡即工作在该模式。
物联网模块的四个针脚是Vcc、Tri、Rcho和GND。物联网模块是嵌入在物体,机器和物体中的小型电子设备,四个针脚分别是Vcc、Tri、Rcho和GND。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网“概念”如火如荼,作为提供产业有生力量的大学自然不甘寂寞,于是乎,各个学校都在筹建、设立物联网专业,可从各方面渠道的信息看,似乎所想传授的知识五花八门,有侧重传感的,有侧重通讯的,有侧重某项应用领域的,如智能电网、智能交通等,似乎不像以往的专业设置,有相对统一的方向。 出现这个局面,首先就说明一点:物联网不应是一个传统形式本科专业,至少不适合作为一个本科专业而存在! 现实中很多领域都有这个特征,它有广泛的需求,且孕育着极大的机会,但由于其所涉及的知识属于跨学科的,需要多方面的基础及专业知识作为铺垫,故作为本科专业有些勉为其难。 我很早就听过的一个说法:海洋学院不应该面向高中生招生,应该是从学过相关专业的本科毕业生中选拔,因为海洋研究要用到各方面的专业知识,它属于二级学科,需要一些基础性的专业知识背景,如生物、化学、流体力学等,而这些知识是高中生所不具备的,如果要他们在海洋学院的四年中学会这些,估计和海洋相关的知识几乎没有时间传授了,这样毕业的学生和普通院校有何差别 对比今天的物联网,似乎也有“海洋学院”的影子。 如果把物联网提升到目前所宣传的那个高度,要培养一个能应对如此“宽泛”领域的人才,似乎也应该是作为一个二级学科而存在。 首先这些人应该在普通本科中学会一些基础性的专业知识,如测量、传感、通讯、大规模计算和统计等,然后再进入物联网专业,结合自己所具备的专业知识背景,侧重研究物联网的某一分支,如侧重于基于联网需求设计测量部分,或基于测量特征设计通讯链路和协议,或基于收集来的巨量信息研究如何用“云”来储存和分析,从而使其成为有效信息而非“字典”。 这些都不是一个高中生所能直接面对的,而把所需的专业知识作为物联网专业的基础知识来传授,时间不够,本来这些就是四年的本科课程,学完这些,留给物联网的相关知识传授时间有限了,只能培养出一个无特色的学生,这和设置此专业的初衷不是相悖吗 所以,如果要培养一个真正意义上的物联网人才,靠本科四年的学习难以胜任! 所谓真正意义上的“物联网人才”,按我的理解应该是:能将目前的现实需求纳入物联网,从而产生有别于传统解决方案的革命性变化。 听起来有些“玄”,但目前的宣传就是如此,甚至有过之而无不及,腾“云”驾“物”是在媒体上看到的最经典的描述!何时能落地,似乎还欠火候。 那针对目前的物联网热,学校应该如何应对呢 依本人愚见:暂时不去想培养那些“真正的物联网人才”,那些未来的并非本科教育所能造就,作为大量输送技术骨干进入社会的工科院校,着眼点应该是如何培养一个能在未来的工作中应对物联网需求的技术人员。 要做到这点,首先应该分析物联网到底衍生出那些新的东西 “物联网”三个字实际上表达了其含义: 第一:“物”,乃所关注的对象 第二:“联”,乃所采取的手段 第三:“网”,乃解决问题的工具 这三个部分中,“物”早已存在,最为悠久,人们对“物”可以说是“关怀备至”了,至今仍在不断深入,并非物联网所带来的新生事物。 而“网”虽较“年轻”,但由于技术手段的进步,人们也已将其功能发挥的“淋漓尽致”,“网”已经给人们生活带来了巨大变化。 唯一属于物联网带来的新生事物就是“联”,即将“物”连接到“网”上! 联网的设备已很多,为何此时将“物”连到网上就成了新东西 先分析一下以往的联网设备有什么特征。目前联网的设备主要是计算机、手机、电视等,还有一些幕后设备,如交换机、路由器等,究其特征,无一例外是和人交互,或者是服务于与人交互。所以,以往的互联网也可以称之为“人联网”! 而如今“物联网”所指的“物”,多为面向自然界的物,关注的是其生物、理化等特征,是一些不具备智能的物,即便是和人相关,此时所关注的也是人的生物特征而非智能,所以完全区别于现存的“互联网”所承载的内容。目前互联网的绝大多数信息是服务于智能的,属于“上层建筑”,而物联网要关注的则是“经济基础”。 因为这些“物”相对“低能”,以往联网的方式就要做相应改变,以适应其特征,这才是物联网的精髓所在。 “物”有千百种,均有相应的专业在探究,而“网”也有相应的分支在完善,至于数据分析、云计算、分布式运算、并行计算等早已是深入研究的课题。后两者近年来已不断融合、完善,有了长足的进步。只是前者和后两者似乎有些像平行线,暂无交点。 物联网则是要在这两条平行线间架起一座桥,使前者的信息能借助于后者得到升华! 但由于“物”的“低能”和“多样性”特征,使得原有的联网手段不再适合,正是这种缺位才催生了物联网教学的需求! 因此,探究各种“物”所适合的联网手段,应该是培养一个可以应对物联网需求的工程技术人员的重点。 虽说联网应该是通讯的范畴,但以往通讯的关注点是媒介、链路和协议,而作为物联网应用需求,应该是关注各种通讯方式的特征,结合所需联网的“物”之个性,选择合适的通讯方案,侧重点是“选择”。 要做出合适的选择,就要对各类通讯方式的特点予以准确的把握,扬长避短,并合理的加以组合,从而达到最可靠、经济的方案。 不要一提到物联网就是 ZigBee、Wifi,实际上每种通讯方式都有其利弊和适用的环境。智能电网上的检测用 ZigBee 就不一定比“载波”合适;智能家居的很多节点或许用简单的“485总线”集中后再由WiFi 或 ZigBee转接入网更加经济、可靠。 所以,准确地把握对象特征和应用场景,同时熟知各类通讯技术的优势、缺陷,是一个合格的物联网应用技术人员的核心素质。 至于物联网的高层次应用,即那些汇集了巨量数据的“云”该如何处置如何产生效益那是少数精英的事,需要大量技术人员的是这个金字塔的塔基。 具体而言,针对物联网应用需求,学习应该关注: 1、 理解最基本的通讯原理,尤其是串行通讯,因为只要距离略远,并行通讯基本无使用可能,而现实中的各类通讯,不论是有线的RS232、485、USB、以太网,还是红外、蓝牙、Wifi,其实质都是串行通讯,区别只在于介质和协议。 2、 通过最简单的UART通讯,理解握手、冲突、争抢、仲裁等通讯中常见的问题,以及丢帧、误码的可靠性问题,理解通讯协议的作用和含义。 3、 通过简单的实际应用,理解各种场景的需求,何时要速度何时要可靠何时要响应快何时要低功耗 4、 结合所面临的需求,尝试各类通讯,只要会用即可,因为随着MCU的无所不在,各类通讯模块使用越来越简单,看似神秘的3G通讯,也能用和古老的Modem一样的AT命令让其工作。对于多数人而言,只能做到会用即可,设计、生产这类模块的事情交给地球上少数人去 *** 心吧。就像 PC,全世界都在用,但只有Intel和AMD为此劳神,似乎也并未耽误PC的普及和使用啊! 5、 选择一个分支,系统地贯穿一下各个层面,从“物”开始,到“网”结束,无所谓实用,只要涵盖的物联网的要素即可,重要是通过实际的体验,感受将“物”连到“网”上后所遇到的问题。 总之,我觉得,如果是培养一个应用类的技术人员,不需要特别的传授什么“物联网”的专业知识,而是用已有的专业知识,围绕上述重点实践即可,重要的是体验和阅读理解,因为未来的应用是多种多样的,无法预知,所以培养把握对象特征的能力是非常重要的。 最后,推荐一本关于各类通讯的书: 《嵌入式网络通信开发应用》 怯肇乾著北京航空航天大学出版,ISBN978-7-5124-0179-2 面对如此众多的通讯方式,想要全面了解并非易事,很多书都是只描述一部分,此书却全面收集了各种现存的通讯方式,为选择合适的通讯提供了极大的便利。 详细目录见“好书交流”栏目。
NHR系列智能显示控制仪表RS-485通信中应用
01摘要
NHR系列智能显示控制仪表是经过多年开发制造经验而设计生产,集诸多全新功能于一身的新一代智能显示控制仪表。针对现场温度、压力、液位、速度、流量等各种信号进行采集、显示、控制、远传、通讯、打印等处理,构成数字采集系统及控制系统,广泛运用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等诸多领域。产品的EMC设计符合GB/T176262-11相关规定,同时产品取得了CE认证。
02产品的市场背景
在自动化控制领域,随着分布式控制系统的发展,在产业上的分布式控制系统中,经常需要采用串行通讯来达到远程信息交换的目的。目前,用于串行通讯的接口标准包括:RS-232、RS-422、RS-423和RS-485。RS-232是最早的串行接口标准,广泛应用在短间隔、较低波特率串行通讯中。其后发展起来的RS-422、RS-485是平衡传送的电气标准,比起RS-232非平衡的传送方式在电气指标上有了大幅度的进步。RS-485串行接口的电气标准实际上是RS-422的变型,它属于七层OSI (open system interconnection,开放系统互连)模型物理层的协议标准。由于性能优异、结构简单、组网轻易,RS-485总线标准得到了越来越广泛的应用。下面是关于虹润NHR 系列智能显示控制仪表在RS-485通信中的应用。
03产品的技术原理
1、系统技术方案
工业场合中,经常要用一些仪表去控制如温度、液位、流量等。在某些场合,需要1台控制器灵活地控制多台仪表,以达到设计控制目的。
本文利用标准的MODBUS RTU通讯协议与 RS-485通信指令,方便的实现与多台虹润NHR系列仪表的串行通信成功的实现了用单台控制器对多台仪表的灵活控制。可编程控制器允许在一个RS-485通信接口上连接多达100台虹润仪表,仪表大于60台时,需加一个RS-485中继器,RS-485通信口通信距离长达1KM以上。
2、RS-485总线的硬件设计
考虑到此控制系统中网络节点数较多,整个网络超过100个节点,为保证通讯的可靠性和通讯效率按照仪表在系统中实现的不同功能、数据流量、实时性要求把各仪表分布到两条总线上,而且所选器件中的RS-485芯片驱动能力均达到255点,通讯速率选96Kbps,离主站最远的节点不超过50m。
3、网络协议
为了能使具体的命令、数据在网络上正确地传输,在数据链路层必须提供一定的网络协议,保证在物理层的比特流出现错误时进行检测和校正,同时实现数据帧和命令帧的功能。然而,为保证数据传输质量,对每个字节进行校验的同时,应尽量减少特征字和校验字,而常用的数据包格式由引导码、长度码、地址码、命令码、数据、校验码、尾码组成,每个数据包长度达20~30字节,在RS-485系统中显得又有些繁杂。由于MODBUS协议是公然的通讯协议,而且被很多的工控产品生产厂家支持,该协议已广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中,因此,本系统采用MODBUS协议作为此控制系统的网络协议。
在此控制中由于对PLC和变频器的通讯数据量小而且实时性要求不高,因此采用MODBUS ASCII方式,而对单片机的数据通讯量较大且实时性要求高,因此采用MODBUS RTU方式。
04产品的应用
考虑到100台仪表在RS485总线上的实时性、有效性、正确性,现将100台虹润NHR系列智能控制仪表通讯组网分为两条总线,分别由PLC的串口扩展口分别定义为A1、B1和A2、B2 ;下面是虹润NHR系列智能控制仪表与PLC主机连接图,见图1、图2:
图1:虹润仪表与PLC组网图
图2:虹润仪表与PLC组网图
1、虹润NHR系列智能显示控制仪表通信参数配置
(1)、通信方式为RS-485, (1个起始位,1个或2个停止位,8位数据,无奇偶校验)
(2)、通信传输数据的波特率(12K 24K 48K 96K 192K)可在仪表叁数baud中设定
(3)、通信协议为标准Modbus Rtu 模式
这里重点突出可编程控制器与虹润NHR仪表RS-485接口部分。在工业现场,RS-485通信是应用较多的一种通信方式,图中可编程控制器通过RS-485通信接口与多个NHR仪表相连接,最多可达到100台,每台仪表被赋予各自的地址码,用以识别身份,( 地址码可在仪表叁数Addr中设定),子单元和主单元采用地址轮询方式。这样可编程控制器的RS-485通信口便能通过RS485总线对挂在下面的所有仪表进行控制 *** 作。
2、虹润NHR系列智能数字显示控制仪通信数据流解析
本通信协议采用标准ModBus协议,采用RTU(十六进制数)传输模式。ModBus协议是一种主---从式协议。任何时刻只有一个设备能够在线路上进行发送。由主站管理信息交换,且只有主站能发起。主站会依次对从站进行轮流查询。只有当从站地址与轮询地址相匹配,从站才能回复消息。从站之间不能进行直接通信。协议桢中不包含任何消息报头及消息结束符,消息的开始和结束依靠间隔时间来识别,当间隔时间长于或等于35个字符时,即作为检测到桢结束。如果网络内没有与查询地址相一致的从站或从站接收时CRC校验出错,主站将不会接收到返回桢,这时主站根据超时设定判断是否超时,如超时,作出重发或d出异常错误窗口动作。
协议桢定义如下:
从站地址:地址必须在1---247之间。
在同个主站网络中每个从站地址必须唯一。
0为广播地址,从站接收消息并作相应处理,但不能回复消息。
功能代码:包含读、写寄存器。
数据:以二进制代码传输。
CRC16:循环冗余校验,校验从从站地址到数据区最后一个字节,计算多项式码为A001(hex)。
(1)、通讯口设置
通讯方式 异步串行通讯接口,如RS-485,RS-232等。
波 特 率 2400~9600bps(可由设定仪表二级参数自由更改,设定仪表二级参数BT,默认4800)。
(2)、字节数据格式 HEX
一位起始位、八位数据位、一位停止位、无校验
(3)、消息桢格式(读、写功能是从主站角度定义的)
读寄存器桢
读寄存器返回桢
写寄存器桢
写寄存器返回桢
错误返回桢
功能代码表:1
错误代码表:2
3、产品
05结论
本文利用标准的MODBUS协议和虹润NHR系列智能显示控制仪表进行RS-485通信,实现了单台控制器控制多台NHR仪表的任务,并能实时检测各仪表的运行状态,整个系统控制灵活方便, 方案结构简单,开发成本低,周期短,既使在恶劣的工业环境下也能稳定工作。
使用教材
备注
物联网产业与技术导论
《物联网:技术、应用、标准与商业模式》,电子工业出版社,等教材。
在学完高等数学,物理,化学,通信原理,数字电路,计算机原理,程序设计原理等课程后开设本课程,全面了解物联网之RFID、M2M、传感网、两化融合等技术与应用。
C语言程序设计
《C语言程序设计》,清华大学出版社,等教材。
物联网涉及底层编程,C语言为必修课,同时需要了解OSGi,OPC,Silverlight等技术标准
Java程序设计
《Java语言程序设计教程》,机械工业出版社,等教材。
物联网应用层,服务器端集成技术,开放Java技术也是必修课,同时需要了解Eclipse,SWT, Flash, HTML5,SaaS等技术
无线传感网络概论
《无线传感器网络理论、技术与实现》,国防工业出版社,《短距离无线通讯入门与实战》北京航空航天大学出版社,等教材。
学习各种无线RF通讯技术与标准,Zigbee, 蓝牙,WiFi,GPRS,CDMA,3G, 4G, 5G,Mote等等
TCP/IP网络与协议
《TCP/IP网络与协议》,清华大学出版社,等教材。
TCP/IP以及OSI网络分层协议标准是所有有线和无线网络协议的基础,Socket编程技术也是基础技能,为必修课
嵌入式系统
《嵌入式系统技术教程》,人民邮电出版社等教材。
嵌入式系统是物联网感知层和通讯层重要技术,了解TinyOS等,为必修课
传感器技术概论
《传感器技术》,中国计量出版社,等教材。
物联网专业学生需要对传感器技术与发展,尤其是在应用中如何选用有所了解,但不一定需要了解传感器的设计与生产,对相关的材料科学,生物技术等有深入了解
RFID技术概论
《射频识别(RFID)技术原理与应用》,机械工业出版社,等教材。
RFID作为物联网主要技术之一,需要了解,它本身(与智能卡技术融合)可以是一个细分专业或行业,也可以是研究生专业选题方向。
工业信息化及现场总线技术
《现场总线技术及应用教程》,机械工业出版社,等教材。
工业信息化也是物联网主要应用领域,需要了解,它本身也可以是一个细分专业或行业,也可作为研究生专业选题方向。
M2M技术概论
《M2M: The Wireless Revolution》,TSTC Publishing,等教材。
本书是美国“Texas State Techinical College”推出的M2M专业教材,在美国首次提出了M2M专业教学大纲,M2M也是物联网主要领域,需要了解,建议直接用英文授课。
物联网软件、标准、与中间件技术
《中间件技术原理与应用》,清华大学出版社,《物联网:技术、应用、标准与商业模式》,电子工业出版社,等教材。
物联网产业发展的关键在于应用,软件是灵魂,中间件是产业化的基石,需要学习和了解,尤其是对毕业后有志于走向工业和企业界的学生。
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