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        基于物聯(lián)網(wǎng)的共享按摩系統(tǒng)

        2017-11-27 19:07:58吳延軍
        物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 2017年11期
        關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)二維碼

        吳延軍

        摘 要:共享按摩系統(tǒng)具有業(yè)務(wù)上的首創(chuàng)性,可擺放于機(jī)場、酒店、商場、車站等場所,是供人們手機(jī)掃碼后使用的按摩椅。用戶通過手機(jī)掃取按摩椅上的二維碼,向云端發(fā)起業(yè)務(wù)需求,業(yè)務(wù)選定并付費(fèi)后,云端指揮按摩椅完成按摩服務(wù)。文中就系統(tǒng)中處于云服務(wù)器與按摩椅之間的支付板的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行闡述,介紹了其各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)方法,以及提高穩(wěn)定性和可靠性的舉措。

        關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);云服務(wù)器;GPRS;OTA;二維碼

        中圖分類號:TP393;TN99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:2095-1302(2017)11-00-03

        0 引 言

        共享按摩作為一種新的共享業(yè)務(wù),借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將具有通信功能的按摩椅部署于酒店、機(jī)場、寫字樓、候車室等場所,用戶通過手機(jī)掃碼的形式享受服務(wù)。作為新生事物,共享按摩具有業(yè)務(wù)的獨(dú)創(chuàng)性。當(dāng)前系統(tǒng)已研發(fā)完成,逐步在珠三角地區(qū)的公共場所中進(jìn)行擺設(shè)與放置,開展共享按摩業(yè)務(wù)。

        1 共享式按摩系統(tǒng)構(gòu)成

        共享按摩系統(tǒng)由按摩椅標(biāo)示的二維碼、用戶掃碼手機(jī)、云服務(wù)器、支付板和按摩椅構(gòu)成。

        (1)二維碼是每臺共享按摩椅的唯一標(biāo)識,是用戶發(fā)起業(yè)務(wù)需求的信息源頭;

        (2)用戶手機(jī)作為掃碼工具,可讀取二維碼,獲得業(yè)務(wù)的線上接口,是進(jìn)行業(yè)務(wù)選定和費(fèi)用支付的載體;

        (3)云服務(wù)器是所有業(yè)務(wù)的后臺處理樞紐,響應(yīng)來自用戶的業(yè)務(wù)請求,向指定按摩椅支付板發(fā)送業(yè)務(wù)實(shí)施指令;

        (4)支付板內(nèi)置于按摩椅中,使用GPRS信道與云服務(wù)器溝通,獲取業(yè)務(wù)指令并解析,通過RS 232串口指揮按摩椅完成任務(wù);

        (5)按摩椅依照支付板的指令,啟動(dòng)或關(guān)閉,為掃碼用戶提供設(shè)定時(shí)長的按摩服務(wù)。

        共享按摩業(yè)務(wù)的實(shí)施過程如圖1所示。

        2 支付板功能介紹

        支付板是按摩椅與云服務(wù)器溝通的橋梁,與云服務(wù)器通過GSM模塊的GPRS信道形成邏輯關(guān)聯(lián),組成以云服務(wù)器為中心的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),它與按摩椅一一對應(yīng),安裝于每臺按摩椅內(nèi)部,由按摩椅為其供電。

        支付板的橋梁地位如圖2所示。

        支付板接收云服務(wù)器的指令后,經(jīng)過業(yè)務(wù)解析,通過RS 232接口控制按摩椅工作,同時(shí),支付板也收集按摩椅的工作狀態(tài)和故障代碼,反饋給云服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)云服務(wù)器對分散在各處的共享按摩椅的集中管控,便于業(yè)務(wù)的實(shí)施與監(jiān)控,更有利于故障查詢與維修。

        支付板的主要功能包括業(yè)務(wù)實(shí)施、狀態(tài)監(jiān)控、故障告警、參數(shù)調(diào)整、OTA升級等功能。

        2.1 業(yè)務(wù)實(shí)施

        業(yè)務(wù)實(shí)施功能可完成共享按摩椅的具體業(yè)務(wù)實(shí)施。它可接收來自云服務(wù)器的業(yè)務(wù)指令,解析后通過RS 232接口啟動(dòng)按摩椅,在按摩服務(wù)時(shí)長耗盡后,關(guān)閉按摩椅,并向云服務(wù)器發(fā)送業(yè)務(wù)成功實(shí)施指令,若出現(xiàn)異常,則生成告警日志,并立即反饋至云服務(wù)器。

        2.2 狀態(tài)監(jiān)控

        狀態(tài)監(jiān)控功能可定時(shí)檢測GPRS信號質(zhì)量、支付板工作情況、業(yè)務(wù)實(shí)施情況、按摩椅工作狀態(tài)等信息,并形成日志,存儲于內(nèi)存中,收到云服務(wù)器的查詢指令后,將存儲的日志送回云端。

        2.3 故障告警

        當(dāng)支付板與按摩椅無法正常工作或GPRS通信不穩(wěn)定,無法完成按摩業(yè)務(wù)時(shí),形成告警信息,寫入日志,并立即向云服務(wù)器通報(bào),若通信受阻,則在通信恢復(fù)后第一時(shí)間向云服務(wù)器通報(bào)。

        2.4 參數(shù)調(diào)整

        當(dāng)需要修改支付板和按摩椅相關(guān)工作參數(shù)時(shí),由云服務(wù)器下發(fā)新的參數(shù),支付板修改參數(shù)后重新啟動(dòng),依照新的配置進(jìn)行工作。

        2.5 OTA升級

        OTA(Over the Air,OTA)升級考慮到共享式按摩椅的放置較為分散,維護(hù)升級時(shí)現(xiàn)場維護(hù)成本高昂,因此由云服務(wù)器通過GPRS信道向按摩椅推送升級程序,按摩椅自動(dòng)升級,無需技術(shù)人員到場,在節(jié)省人力物力的同時(shí),還大大提升了工作效率。

        支付板日常運(yùn)行于主程序的等待云服務(wù)器指令狀態(tài),監(jiān)測GSM模塊接收到的指令并解析,選擇進(jìn)入業(yè)務(wù)實(shí)施、狀態(tài)監(jiān)測、參數(shù)調(diào)整或OTA升級功能模塊,運(yùn)行完畢后寫入一條日志,退出功能模塊后,監(jiān)測告警標(biāo)示,發(fā)現(xiàn)告警標(biāo)示后,進(jìn)行故障處理,并立即將故障信息回送云平臺,完畢后繼續(xù)回到循環(huán)的初始位置,等待云服務(wù)器發(fā)送的下一次指令。

        3 支付板的硬件構(gòu)成

        支付板的硬件由MCU、GSM通信模塊及附屬器件構(gòu)成,由按摩椅提供5 V直流工作電壓,保留兩個(gè)RS 232串口,一個(gè)連接按摩椅,一個(gè)作為調(diào)測監(jiān)控的接口。硬件模塊框圖如圖3所示。

        3.1 GSM通信模塊

        通信模塊采用SIM900A模塊,該模塊是支付板與云服務(wù)器溝通的實(shí)施器件,它可實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)通信。正常情況下,通過撥號建立數(shù)據(jù)通信鏈路,用UDP協(xié)議傳送字符串與云服務(wù)器進(jìn)行交流,通信機(jī)制為應(yīng)答制,雙方接收到任何信息后,均需要回送確認(rèn)信息。

        3.2 MCU微處理器

        MCU處理器采用IAP15W4K58S4單片機(jī),它是實(shí)現(xiàn)各大功能的主體,通過運(yùn)行程序源代碼實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯,完成與云服務(wù)器和按摩椅的信息溝通。

        3.3 按摩椅通信串口

        MCU通過RS 232串口與按摩椅通信,其中,Tx和Rx管腳工作電壓為±12 V,但考慮到數(shù)據(jù)量較少,可靠性要求較高,故采用較低的2 400波特率進(jìn)行二進(jìn)制碼通信,通信機(jī)制為應(yīng)答制,雙方接收到任何信息后,均需回送確認(rèn)信息。

        3.4 GSM模塊天線

        GSM模塊的天線是影響GSM模塊通信信號強(qiáng)弱的重要因素,天線的選取與放置,需要結(jié)合按摩椅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型和確定。

        3.5 調(diào)測監(jiān)控串口

        工作人員現(xiàn)場調(diào)測接口,通過RS 232接口,支付板與PC機(jī)連接。工作人員通過PC機(jī)上的超級終端訪問支付板,獲取工作狀態(tài)與日志信息。產(chǎn)品穩(wěn)定后,可以取消。endprint

        3.6 指示燈與撥盤

        為了直觀呈現(xiàn)支付板的工作信息,設(shè)置兩個(gè)LED指示燈和兩個(gè)撥盤,LED燈用于信息輸出,撥盤用于信息輸入,便于人機(jī)簡要溝通。產(chǎn)品穩(wěn)定后,可取消。

        支付板的硬件是所有功能實(shí)現(xiàn)的基石,是程序代碼運(yùn)行的依托,出現(xiàn)故障和隱患后,挽回代價(jià)巨大,需要慎重對待,全面測試,確保達(dá)到要求。穩(wěn)定、可靠、安全、成本可控是必須考慮的幾大要素,而這也將是方案反復(fù)推敲、細(xì)致器件選型的過程。

        4 支付板的軟件架構(gòu)

        支付板的軟件代碼依照支付板的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),包括主程序、業(yè)務(wù)功能模塊、日志處理模塊、告警處理模塊、參數(shù)調(diào)整模塊、OTA升級模塊、意外與故障處理模塊。

        支付板的主程序首先完成對系統(tǒng)的各項(xiàng)初始化工作,再對GPRS信道進(jìn)行試通信檢測,成功接收到來自云服務(wù)器的應(yīng)答后,進(jìn)入主循環(huán);若信道通信不暢,則生成日志并記錄,間隔若干時(shí)間后再次檢測,直至GPRS通信正常為止。

        所有模塊都可以產(chǎn)生日志記錄,并按照時(shí)間順序存儲于內(nèi)存中,在支付板接收到云端的日志查詢指令后,將這些日志取出并發(fā)送回云服務(wù)器備案,若發(fā)送成功,則清除日志,否則保留。

        所有模塊均可產(chǎn)生告警信息,作為一條告警日志寫入日志記錄中,同時(shí)置位告警標(biāo)示位,提醒告警處理模塊進(jìn)行處理。告警處理模塊發(fā)現(xiàn)有告警信息后,立即將告警日志發(fā)送給云服務(wù)器。程序流程如圖4所示。

        5 支付板的通信設(shè)計(jì)

        支付板的通信協(xié)議包括與云服務(wù)器溝通的協(xié)議和與按摩椅溝通的協(xié)議。支付板與云服務(wù)器之間的通信借助GPRS信道完成,云服務(wù)器使用公網(wǎng)靜態(tài)IP地址,雙方使用UDP協(xié)議進(jìn)行字符串形式的通信;支付板與按摩椅之間采用帶有驅(qū)動(dòng)功能的RS 232接口通信,使用單字節(jié)二進(jìn)制碼完成信息交流。GPRS通信指令見表1所列。

        GPRS信道的通信可由雙方任意一方主動(dòng)發(fā)起。云服務(wù)器發(fā)起的通信包括參數(shù)修改、日志查詢、業(yè)務(wù)實(shí)施、業(yè)務(wù)終止等;支付板發(fā)起的通信包括設(shè)備開機(jī)、告警等。

        RS 232串口通信采用支付板查詢機(jī)制,由支付板向按摩椅發(fā)送二進(jìn)制指令,按摩椅實(shí)施或反饋信息,包括按摩椅啟動(dòng)、按摩椅停機(jī)、按摩椅狀態(tài)查詢等,操作完畢后需形成日志記錄。RS 232接口通信指令見表2所列。

        主要通信過程是按摩業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)通信,圖5還原了整個(gè)業(yè)務(wù)指令下發(fā)與應(yīng)答通信過程,由云服務(wù)發(fā)起業(yè)務(wù)實(shí)施指令,支付板接收后,控制按摩椅完成按摩服務(wù)。

        通信協(xié)議設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn)在于通信異常時(shí)的處理過程,易出錯(cuò),且難于發(fā)現(xiàn)和定位,既是設(shè)計(jì)時(shí)必須謹(jǐn)慎對待的關(guān)鍵點(diǎn)之一,也是功能驗(yàn)證的重點(diǎn)所在,通信過程中注重考慮非正常情況的發(fā)生與處理方法,慎重篩查并尋找邏輯漏洞,保證通信過程不會因偶發(fā)事件而崩潰。

        6 結(jié) 語

        當(dāng)前,共享式按摩椅業(yè)務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)開始商業(yè)化運(yùn)營,在深圳、東莞和珠三角部分地區(qū)已部署超過500臺,并收到了較好的經(jīng)濟(jì)效益。商業(yè)化部署的共享按摩椅如圖6所示。

        共享按摩系統(tǒng)中的支付板,作為信息上傳下達(dá)的關(guān)鍵,在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能的同時(shí),著眼于可靠性、穩(wěn)定性和可維護(hù)性,立足于降低人力成本和維護(hù)成本的目的,做了大量保障性設(shè)計(jì),為高質(zhì)量的共享式經(jīng)濟(jì)保駕護(hù)航。

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