应用于物联网系统的告警指示灯控制装置及方法

文献发布时间：2024-04-18 20:02:18

技术领域

本公开属于核电技术领域，具体涉及一种应用于物联网系统的告警指示灯控制装置及方法。

背景技术

在工业自动化邻域，许多场景都需要使用指示灯来指示当前设备的工作状态，而这些指示灯的控制都需要指示灯控制器来完成。通常而言，指示灯控制器一端连接着指示灯，另一端连接着中央控制中心，中央控制中心通过某些特定的协议向指示灯控制器发送控制指令，使指示灯控制器对特定的指示灯进行控制。

通过调研可知，现有技术的缺点如下：

1)目前，指示灯控制器只能使用一种方式与中央控制中心进行通信。在某些大型工厂里，部分厂区部署线缆成本过高，使用无线控制的方式能大大降低成本；而在另一部分厂区，生产环境对电磁条件有严格的要求，不能使用无线的方式进行控制，这样会导致在不同的厂区只能使用不同型号的指示灯控制设备，不利于中央控制中心对指示灯控制设备的管理和控制。

2)控制距离较远的指示灯控制设备一般成本较高，成本较低的指示灯控制设备的控制距离有限。

3)指示灯控制设备一般只能对单路或者双路的指示灯进行控制。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，提供了一种应用于物联网系统的告警指示灯控制装置及方法。

根据本公开实施例的一方面，提供一种应用于物联网系统的告警指示灯控制装置，所述装置包括：单片机、wi-fi模块、RS485芯片、以太网控制电路和降压电路；

单片机用于控制多个告警指示灯；

降压电路用于将外部电压转换为预设值电压为告警指示灯控制装置各模块供电；

Wi-Fi模块通过UART接口与单片机连接，单片机通过AT指令对Wi-Fi模块进行配置，Wi-Fi模块接收到的数据还通过UART接口传输到单片机。

在一种可能的实现方式中，单片机的型号为UCS1903，单片机设置多个IO口，每个IO接口用于与一条告警指示灯线路通信，通过控制高低电平的特定时长来实现UCS1903的0码和1码，对码元进行封装组成数据帧，定义不同的数据帧即对特定位置的指示灯进行控制。

在一种可能的实现方式中，所述装置通过Wi-Fi，Rs485和网线三种方式对指示灯进行控制，且三种控制方式的控制指令格式完全一致。

在一种可能的实现方式中，所述装置的指令形式如下：LxDnnnmrrrgggbbb，L后面的x取值为1-7，代表第x条指示灯线路；D后面的三个n代表这条线路上第几个灯，取值在000至999之间；m代表工作模式，当m为0时，会关闭当前位置的灯，当m为1时，会点亮该位置的灯，当m为2时，该指示灯会进入闪烁模式；最后的rrr，ggg和bbb分别代表红色、绿色和蓝色通道的亮度，取值在000至255之间。

在一种可能的实现方式中，告警指示灯控制装置配置了中继器，该中继器能够塞进通用的线槽中，且中继器支持级联。

在一种可能的实现方式中，告警指示灯控制装置内部开启了看门狗，当程序跑飞时，系统将会自动重启。

在一种可能的实现方式中，告警指示灯控制装置内部设置心跳计时器，当心跳计时器到达指定数值时，将整个告警指示灯控制装置复位，物联网系统的中央控制系统每隔一段时间便会向告警指示灯控制装置发送心跳指令，当告警指示灯控制装置的心跳计时器接收到心跳指令后，执行复位。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种应用于物联网系统的告警指示灯控制方法，所述方法基于上述装置实现，所述方法包括以下步骤：

步骤1，告警指示灯控制装置上电启动，硬件初始化；

步骤2，告警指示灯控制装置配置各外设备参数，并判断各外设备是否响应正确，在判断各外设备未响应正确时，重复步骤2；

步骤3，告警指示灯控制装置在判断外设备响应正确后，等待指令；

步骤4，告警指示灯控制装置在接收到指令的情况下，判断该指令的类型；

步骤5，告警指示灯控制装置在判断接受到的指令类型为心跳包数据时，控制心跳计时器复位，并转至步骤3；

步骤6，告警指示灯控制装置在判断接受到的指令类型为控制指令时，判断控制指令的有效性；

步骤7，告警指示灯控制装置在判断控制指令有效时，解析控制指令，对告警指示灯进行控制；

步骤8，在步骤7后，告警指示灯控制装置判断心跳计时器是否达到设定值；

步骤9，告警指示灯控制装置判断心跳计时器达到设定值时，结束工作；

步骤10，告警指示灯控制装置判断心跳计时器未达到设定值时，转至步骤2。

本公开的有益效果在于：本公开的应用于物联网系统的告警指示灯控制装置以单片机为核心，通过多种通信芯片与外部通信，通过算法对多种数据进行分析处理，解析出控制指令，随后对特定的灯进行控制，且本系统的指示灯控制器可自主对灯的闪烁进行控制而无需服务器端的指令的辅助。此外，本公开提供一种兼容wi-fi、网口和RS485等多种控制方式的基于物联网的指示灯控制器，改进目前的指示灯控制系统只有一种控制方式的不足。

本公开的装置不仅支持使用多种方式进行控制，而且本系统设计了成本极低、体积极小、可以塞进通用线槽的中继器设备，在保证低成本的同时，极大的增加了指示灯控制器与灯之间的控制距离。实现了指示灯控制系统在不同仓库管理场合的普遍应用，例如，对仓库产品的入库、出库、在库的状态判断，以及对产品信息不匹配等异常状况起到警示作用。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种应用于物联网系统的告警指示灯控制装置的框图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种应用于物联网系统的告警指示灯控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本公开作进一步详细说明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种应用于物联网系统的告警指示灯控制装置的框图，如图1所示，本公开的装置包括：单片机、wi-fi模块、RS485芯片、以太网控制电路和降压电路，单片机可以例如采用STM32F103ZE芯片，主频为72MHz，具有I2C，SPI和USART等多种接口，可满足对多种通信芯片进行控制的设计需求。所述以太网控制电路选用了WIZnet公司的全硬件TCP/IP协议栈以太网接口芯片W5500和HR911105A接口，W5500通过高速标准4线SPI接口与单片机进行通信，由于该芯片内部集成了以太网数据链路层协议和物理层协议，所以大大降低了开发难度。

降压电路包括：TPS54560芯片、TPS565201芯片和TPS7A8101芯片。其中，+24V电源通过DC接口接入到TPS54560芯片，该芯片将电源转化为+12V，TPS54560芯片的输出接入到TPS565201芯片的输入，TPS565201芯片输出+5V的电压，TPS7A8101芯片将+5V转换为+3.3V，转换后的电压为告警指示灯控制装置各模块供电。

Wi-Fi模块包括：esp8266ex芯片和W25Q32芯片，通过烧写入特定固件后，Wi-Fi模块通过UART接口与单片机连接，单片机可以通过AT指令对该模块进行配置，Wi-Fi模块接收到的数据还通过UART接口传输到单片机。

单片机设置多个IO口，每个IO接口用于与一条告警指示灯线路通信，本公开的控制装置可根据不同类型指示灯设计不同的固件，以型号为UCS1903的单片机为驱动芯片的指示灯为例，由于该芯片为单线控制，所以最多可以控制7条指示灯线路，可以通过控制高低电平的特定时长来实现UCS1903的0码和1码，对码元进行封装即可组成数据帧，定义不同的数据帧即可对特定位置的指示灯进行控制。这样，为了增加控制器的实用性，减少指示灯布线的复杂度，本公开设计的指示灯控制器最多支持七路灯光控制，每一条线路上可以串联若干指示灯，可以对任意指示灯进行单独控制，使得灯控系统更加灵活有效。

本公开的装置可以通过Wi-Fi，Rs485和网线三种方式对指示灯进行控制，且三种控制方式的控制指令格式完全一致，该指令形式如下：LxDnnnmrrrgggbbb，L后面的x取值为1-7，代表第x条指示灯线路；D后面的三个n代表这条线路上第几个灯，取值在000至999之间；m代表工作模式，当m为0时，会关闭当前位置的灯，当m为1时，会点亮该位置的灯，当m为2时，该指示灯会进入闪烁模式；最后的rrr，ggg和bbb分别代表红色、绿色和蓝色通道的亮度，取值在000至255之间，例如，如果希望第6条线路的第12号灯发出最亮的红光，输入指令L6D0121255000000即可。这样，本公开的告警指示灯控制装置可通过多种方式进行控制，满足了不同库房的布局要求，且每种控制方法的控制指令完全一致，简化了物联网系统中央服务器对灯控的管理。

为了保证传输距离，告警指示灯控制装置配置了中继器，该中继器的体积可以例如为10mm*25mm，可轻松塞进通用的线槽中，一个中继器可将通信距离增加20m左右，中继器支持级联，即中继器后仍然可以增加新的中继器。

为了保证物联网系统的稳定运行，告警指示灯控制装置内部开启了看门狗，当程序跑飞时，系统将会自动重启。此外，物联网系统还采用心跳包机制，告警指示灯控制装置内部设置心跳计时器，当心跳计时器到达指定数值时，将整个告警指示灯控制装置复位，物联网系统的中央控制系统每隔一段时间便会向告警指示灯控制装置发送心跳指令，当告警指示灯控制装置的心跳计时器接收到心跳指令后，执行复位，这样避免了由于通信线路阻塞而导致指示灯控制器卡死的情况，以上两种措施保证了系统的稳定运行。

图2是根据一示例性实施例示出的一种应用于物联网系统的告警指示灯控制方法的流程图，该方法基于上述装置实现，如图2所示，所述方法包括以下步骤：