物联网监测控制系统解决方案

嵌入式智能物联网设备，不仅要采集上报数据，还应该具备远程控制、边缘计算、自动响应事件等能力，达到智能化、快响应等效果。

简介

物联网监测控制系统，不仅需要监测数据，将数据上报至物联网平台，还需要具备接收远程控制请求的能力。同时，智能化控制系统，还需要具备边缘计算能力，能够响应现场事件，并及时做出处理。本文将基于EsDA MPC-ZC1 应用——IoT 监测控制系统（一），继续扩展远程控制和智能化控制业务。

业务扩展


本项目通过控制风机转动，带动空气流动，从而达到降温的效果，这也是最常用的降温方案。常见于设备机柜、厂房等场景。


一、硬件连接


在原有的电路基础上，增加了一个风机驱动电路，如下图所示。

实物连接图如下。

二、风机基础控制

风机的控制根据所选风机的类型，有多种方式，如直接DO开关、RS485通信控制等。此处选用DO输出，直接控制风机开关。

1. 节点介绍


1.1 gpio_outgpio_out 节点，提供了 GPIO 输出节点，可以根据需求输出对应电平信号。


1.1.1 属性

• 名称（name）：节点名称，用于索引查找本节点；

• 显示名称（displayName）：用于画布上显示的名称；

• GPIO序号（gpio_id）：GPIO引脚ID；

• 模式（mode）：GPIO输出模式（推挽、开漏…）；

• 初始状态（init_stat）：引脚初始输出状态。

1.1.2输入

• msg.payload：指定输出状态，0：低电平，1：高电平。

2. 控制测试

通过简单的脚本控制 gpio_out 节点驱动外部风机。

2.1 添加节点

在已有的流图中添加 timer、fscript、gpio_out 节点到画布中。

2.2 配置节点timer 配置如下，1s 周期输出。



fscript 配置如下，保持输出高电平。



gpio_out 配置如下。

• GPIO序号（gpio_id）：P4.9；
• 模式（mode）：push pull（推挽输出）；
• 初始状态（init_stat）：low（初始低电平）。

2.3 下载流图





可以看到风扇已经被驱动起来。

3. 风机智能控制

风机智能化控制，主要实现两个基础功能：

• 根据高温信号，自动启动进行降温；
• 支持手动启动。

3.1 节点介绍为了降低CPU的损耗，提高实时性，使用 complete 节点来取代原先的 timer。该节点用于监控指定的若干节点，当被监控的节点执行完成后，会触发 complete 节点执行。


3.1.1 属性

• 名称（name）：节点名称，用于索引查找本节点；

• 显示名称（displayName）：用于画布上显示的名称；

• 监控节点（monitored_nodes）：指定需要监控的节点名称（json格式）。

3.1.2 输出

仅触发向下一节点执行，并不会传递任何数据。

3.2 流图测试

3.2.1 调整异常监测模块为了更好的引用异常监测模块的高低温异常判定结果，给该模块脚本添加连个全局标志变量。3.2.1.1 初始阶段添加高低温异常全局标志 global.high_temp_anomaly、global.low_temp_anomaly，如下所示。

/*初始化高温预警环境变量*/
global.high_temp=30
/*初始化低温预警环境变量*/
global.low_temp=15

/*高温异常信号*/
global.high_temp_anomaly=false
/*低温异常信号*/

global.low_temp_anomaly=false

3.2.1.2 运行阶段

增加对高低温异常标志的处理，如下所示。

/*实际温度与高温预警温度温差*/
temp_diff=msg.temperature-global.high_temp

/*温度超过高温预警值，标记高温异常*/
if(temp_diff>=0.3){
global.high_temp_anomaly=true
}elseif(temp_diff<= -0.3) {
global.high_temp_anomaly=false
}

/*实际温度与低温预警温度温差*/
temp_diff=msg.temperature-global.low_temp

/*温度低于低温预警值，标记低温异常*/
if(temp_diff<= -0.3) {
global.low_temp_anomaly=true
}elseif(temp_diff>=0.3){
global.low_temp_anomaly=false
}

/*输出报警信号*/
if(global.high_temp_anomaly||global.low_temp_anomaly){
output.payload=1
}else{
output.payload=0

}

* 其中±0.3 的温差幅度，是为了扩大判定边界，起到软件滤波的效果，避免边缘状态引起频繁开关的情况。

3.2.2 完善风机控制逻辑为了后续更好地接收远程控制请求，需要将风机控制模块的业务逻辑进一步完善。

3.2.2.1 初始阶段

声明一个 global.fan_control 全局控制标志，用于控制风机运转状态，总共包括以下3个状态：

• on：手动启动风机；

• off：手动关闭风机

• auto：根据温度自动控制。

脚本如下：

global.fan_control="auto"

3.2.2.2 运行阶段

根据 global.fan_control 的值，执行不同的风机控制逻辑。

if(global.fan_control=="on"){
/*手动启动*/
msg.payload=1
}elseif(global.fan_control=="off"){
/*手动停止*/
msg.payload=0
}else{
if(global.high_temp_anomaly==true){
/*高温异常自动启动*/
msg.payload=1
}else{
/*常温自动停止*/
msg.payload=0
}

}

当控制标志不为 on 或 off 时，即为 auto 模式，此时，根据 global.high_temp_anomaly 高温异常标志来决定是否启动风机。

3.2.3 添加complete节点

配置如下，添加节点名称 abnormal_monitoring。

同时为异常监测节点添加一个节点名称 abnormal_monitoring。

3.2.4 下载流图

默认控制模式为 auto，并且默认高温预警温度为 30℃，通过外部热风机加热空气温度，观察运行情况。

可以看到当温度达到预警温度时，警报灯亮起，同时风扇也跟随启动进行降温。

4.远程控制

上一期已经实现了数据上报至物联网云平台，本期为系统添加远程控制功能，其中包括3个控制命令：

• 高温预警值配置（high_temp）
• 低温预警值配置（low_temp）
• 风机控制（fan_control）

4.1 云端添加命令

需要在物联网云平台（ZWS）添加所需控制命令，登录到：

https://www.zlgcloud.com4.1.1 添加风机控制命令打开设备类型页面。

点击编辑 iot_mpc_zc1 类型。

选择设备控制设置页面，并添加 fan_control 风机控制命令，如下所示。

为风机控制命令添加参数，如下所示。

总共3个参数选项 on、off、auto，与风机控制脚本的控制标志一致。4.1.2 添加高低温预警配置命令

同样的操作，继续添加高温、低温预警配置命令，如下所示。

添加高温预警命令

高温预警命令参数

添加低温预警命令

低温预警命令参数

4.1.3 所有新增命令如下

4.2响应远程控制

要接收到远程云平台的控制命令，需要用到 zws_iot_data_in 节点。4.2.1 添加节点添加 zws_iot_data_in、to_json、log 到画布中，如下所示：


4.2.2 配置节点

为 zws_iot_data_in 绑定一个配置，选择 zws_iot，与 zws_iot_data_out 使用同一个配置。

4.2.3 运行测试点击运行，验证接收功能。

4.2.4 下发命令打开设备列表。




进入设备详情。




进入设备控制页面，并下发风机启动命令，如下所示。





点击发送，确保发送成功。





此时，可以看到接收到云端下发的命令和参数。

4.2.5 添加解析节点

添加一个新的 fscript 节点，用于解析云端命令。

4.2.6 添加解析脚本

添加脚本，解析云平台下发的命令，同时将脚本节点命名为 fan_control，后续可用于触发风机控制数据流。

if(msg.name=="high_temp"){
global.high_temp=f32(msg.value)
}elseif(msg.name=="low_temp"){
global.low_temp=f32(msg.value)
}elseif(msg.name=="fan_control"){
global.fan_control=msg.value
}else{
aborted=1

}

脚本通过判断命令名称 msg.name，来解析下发的命令，同时通过 global 对象修改对应的全局变量。同时为风机控制数据流的 complete 节点添加一个监测节点名称 fan_control，如下所示。

4.2.7 下载流图

云端下发风机启动命令，效果如下。

停止命令。

配置为自动模式。

外部施加热风，观察风机变化。

4.2.8 完成

至此，完成了远程控制、智能降温等业务。为了可以更加深入的体会 MPC-ZC1 和 EsDA 的应用开发，在下一期文章中，计划将风机更换为大功率的厂房风机设备，真正地应用到实际场景中。

整理本期流图如下。

审核编辑：汤梓红