廈門才茂基于無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

自動(dòng)售貨機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案

一、 摘要：

自動(dòng)售貨機(jī)作為一種新型的便民設(shè)備,正逐漸被消費(fèi)者接受。近年來,人們逐漸意識(shí)到售貨機(jī)系統(tǒng)的不完善：對(duì)于實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)不能及時(shí)了解，也不能及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)貨操作，影響了機(jī)器的正常運(yùn)行，為運(yùn)營(yíng)商和消費(fèi)者都帶來很大不便。為此有人提出了將售貨機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的想法，通過分析無線網(wǎng)絡(luò)通信的特點(diǎn)，以及對(duì)售貨機(jī)的應(yīng)用需求的分析，使用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合，構(gòu)建了一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程售貨機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。使用C/S (Client/Server)架構(gòu)的通信模式,建立售貨機(jī)與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信，使用無線模塊與嵌入式模塊的連接作為客戶端,負(fù)責(zé)采集售貨機(jī)終端的運(yùn)行數(shù)據(jù)；對(duì)于服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)消息的處理與界面的顯示，并且使用數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)和查詢功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)查詢操作。在此基礎(chǔ)上封裝傳輸數(shù)據(jù)與應(yīng)答措施，并設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作流程以達(dá)到穩(wěn)定地連接通信。通過監(jiān)控端用戶界面的顯示，直觀的反映出了售貨機(jī)的狀態(tài)以及銷售情況，對(duì)于后勤人員的補(bǔ)貨操作提供更加及時(shí)的參考，方便了工作人員對(duì)售貨機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

關(guān)鍵字：無線DTU，自動(dòng)售貨機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)連接

二、系統(tǒng)架構(gòu)

選擇合適的硬件平臺(tái)搭建售貨機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到在廣域網(wǎng)上的穩(wěn)定連接，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控到各售貨機(jī)的運(yùn)行和售貨情況，方便遠(yuǎn)程終端獲取缺貨信息進(jìn)行補(bǔ)貨，保證維護(hù)人員實(shí)時(shí)了解當(dāng)前售貨運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)。

設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)，分析應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了服務(wù)端的監(jiān)控程序：使用圖形界面動(dòng)態(tài)模擬了售貨機(jī)的售貨狀態(tài)，以及便捷的生產(chǎn)缺貨清單方案，為實(shí)際加貨操作提供了方便。

售貨機(jī)與刷卡板的串口通信，設(shè)計(jì)通信流程，使得在具備刷卡功能的同時(shí)能夠在消費(fèi)成功后將相關(guān)售貨數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，以及需要定時(shí)的對(duì)售貨機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行反饋到監(jiān)控平臺(tái)。

采用合適的消息封裝格式以及合理的應(yīng)答措施，使得無線網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定，實(shí)時(shí)更新售貨機(jī)的狀態(tài)信息和售貨信息，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，采用短信方式通知服務(wù)器。

在發(fā)送端將傳輸數(shù)據(jù)采用合適的加密算法以及相關(guān)密鑰進(jìn)行加密處理，已達(dá)到信息的安全傳輸。

三、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓樸圖

自動(dòng)售貨系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

四、系統(tǒng)各模塊結(jié)構(gòu)和功能介紹

自助售貨機(jī)終端

售貨機(jī)的交易操作流程是：先通過鍵盤或者其他人機(jī)界面進(jìn)行選貨和確認(rèn)，然后開啟硬幣機(jī)、紙幣機(jī)以及刷卡設(shè)備，進(jìn)行資金支付，支付完成后完成出貨，出貨成功，檢查網(wǎng)絡(luò)連接，統(tǒng)計(jì)交易數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并發(fā)送至服務(wù)器。在無交易情況下，根據(jù)服務(wù)器的要求定時(shí)報(bào)告運(yùn)行狀況信息，在狀態(tài)超出警告范圍時(shí)需要主動(dòng)向上發(fā)起報(bào)告。

按照功能劃分，總體可分為以下功能模塊：

人機(jī)交互：包括鍵盤，LCD屏幕等，支持用戶選貨確認(rèn)，以及提醒用戶操作指示和顯示運(yùn)行狀態(tài)。目前很多售貨機(jī)制造商都采用大屏幕的觸屏顯示代替?zhèn)鹘y(tǒng)功能單一的顯示屏和鍵盤，將兩者功能進(jìn)行合并，而且在功能性和娛樂性上有了很大提高。

外圍設(shè)備：實(shí)現(xiàn)硬幣機(jī)、紙幣機(jī)的交互，以及對(duì)控制出貨的螺旋電機(jī)進(jìn)行控制操作。此處的通信使用MDB/ICP協(xié)議。

存儲(chǔ)模塊：在售貨機(jī)內(nèi)部也有存放銷售以及狀態(tài)信息的存儲(chǔ)模塊，防止在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)交易信息的丟失，以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)刻進(jìn)行補(bǔ)發(fā)。

刷卡以及通信設(shè)備：刷卡以及通信設(shè)備就是本文詳述的部分，作用是使用刷卡支付代替現(xiàn)金交易支付功能，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與狀態(tài)監(jiān)控。

其中的售貨機(jī)終端指的是刷卡和通信設(shè)備。售貨機(jī)終端包括售貨機(jī)主板、刷卡微控制單元（MCU）、無線2G/3G/4G模塊以及RF_UIM板。刷卡板MCU作為連接售貨機(jī)主板與無線2G/3G/4G模塊以及RF_UIM板的橋梁，擔(dān)負(fù)著刷卡與數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾�作用。使用射頻卡取代現(xiàn)金交易，使交易更便捷進(jìn)行，增加了消費(fèi)記錄的可讀性。

售貨機(jī)上電是MCU初始化無線2G/3G/4G模塊，向模塊發(fā)送AT指令，通過內(nèi)置的TCP/IP協(xié)議棧撥號(hào)并向服務(wù)器地址和端口發(fā)起網(wǎng)絡(luò)連接。當(dāng)消費(fèi)且出貨成功后，向MCU發(fā)送消費(fèi)數(shù)據(jù)，經(jīng)過MCU的處理，將銷售數(shù)據(jù)通過2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控服務(wù)器。

MCU定時(shí)采集本售貨機(jī)的運(yùn)行狀況，向上匯報(bào)。在接收到應(yīng)答確認(rèn)之前不清除發(fā)送數(shù)據(jù)，等待與下次的數(shù)據(jù)整合合成一條向上發(fā)送，防止因?yàn)榉��?wù)器的工作中斷而丟失消息數(shù)據(jù)。

四、才茂DTU無線數(shù)傳終端介紹

DTU(Data Transfer Unit),全稱數(shù)據(jù)傳輸單元,為用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、TCP/UDP 透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓�業(yè)級(jí)無線終端設(shè)備。產(chǎn)品采用高速高性能工業(yè)級(jí)ARM9 嵌入式處理器或者X86 架構(gòu)高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，超大內(nèi)存，內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCP/IP 協(xié)議棧，為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)應(yīng)用。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，DTU 產(chǎn)品支持語(yǔ)音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。

4.1、才茂DTU功能的優(yōu)勢(shì)

1)豐富的接口類型：支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口， 滿足客戶應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)不同接口需求。

 2）完善的網(wǎng)絡(luò)支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大無線網(wǎng)絡(luò)，滿足不同行業(yè)客戶的全方面需求。

 3）三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來兩級(jí)（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級(jí)系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測(cè)保護(hù)功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠

 4)金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；防護(hù)等級(jí)為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。

 5）完全工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)生產(chǎn)，支持寬電壓5-32V供電。

 6）通信模塊均采用工業(yè)級(jí)無線模塊，所有無線模塊都有通過CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證

 7）高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級(jí)CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線”、“假死機(jī)”、“當(dāng)機(jī)”等疑難問題。

 8)超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號(hào)內(nèi)存不同），有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。

 9)DNS自動(dòng)獲取：自動(dòng)獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因?yàn)檫x擇的DNS服務(wù)器異常而導(dǎo)致DTU設(shè)備當(dāng)機(jī)的嚴(yán)重現(xiàn)象。

 10）完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。

EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測(cè)試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測(cè)試；

支持短信遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制；支持短消息告警；

智能防掉線。支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽�確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線；

支持批量配置功能；

4.2、DTU系列產(chǎn)品資質(zhì)與檢測(cè)

無線通信在線維持專利技術(shù)

摩爾實(shí)驗(yàn)室高低溫檢測(cè)報(bào)告

福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院檢測(cè)

著作版權(quán)證書

EMC檢測(cè)報(bào)告

國(guó)家強(qiáng)制3C認(rèn)證

DTU創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng)

深圳比亞迪用戶測(cè)試報(bào)告

五、才茂資質(zhì)

公司榮譽(yù)：

2009 年公司GPRS DTU 產(chǎn)品被評(píng)為“創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng)”；

2011 年被評(píng)為“中國(guó)工控行業(yè)客戶滿意最好供應(yīng)商”；

2012 年公司成為“中國(guó)質(zhì)量萬(wàn)里行”會(huì)員；

2013 年公司成為“智能輸配電設(shè)備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”會(huì)員；

2010 年被國(guó)家認(rèn)定的高新科技企業(yè)；

2010 年被國(guó)家認(rèn)定的雙軟企業(yè)企業(yè)；

公司擁有1 項(xiàng)保持設(shè)備穩(wěn)定的專利技術(shù)證書和12 個(gè)軟件著作版權(quán)證書；

全國(guó)設(shè)立了9 大區(qū)域辦事處，66個(gè)代理商，方便為客戶提供近距離貼心服務(wù)；

公司注冊(cè)資本1280 萬(wàn)；廈門市重點(diǎn)扶持高新科技企業(yè)；

12 年的行業(yè)研發(fā)積累和行業(yè)應(yīng)用考驗(yàn)。

六、結(jié)束語(yǔ)

   對(duì)于售貨機(jī)的應(yīng)用，已經(jīng)成為零售業(yè)的未來趨勢(shì)，而售貨機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化消費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)化管理已成為售貨機(jī)行業(yè)的必然趨勢(shì)，人們通過自己投幣自動(dòng)取貨，不受時(shí)間和地點(diǎn)限制，方便快捷地買到需要的飲料、食品等。自動(dòng)售貨機(jī)通過無線通信模塊不僅可以補(bǔ)充人力資源不足的缺陷，而且可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人售貨的系統(tǒng)，可以更省力，運(yùn)營(yíng)資本少，擁有多種優(yōu)勢(shì)。