技术领域
[0001] 本实用新型涉及IoT设备节点系统技术领域，尤其涉及一种利用NFC卡配置的IoT设备节点系统。
相关背景技术
[0002] 现代工厂需要将设备的实时生产信息实时接入企业内部网，以便实现对工业资源、数据和系统的网络互连，实现生产过程的按需执行，从而实现资源的高效利用。
[0003] 一般的生产设备本身并不具备联网的功能，其均需要IoT设备节点与生产设备进行通讯或者主动进行数据采集获得现场数据。但考虑到IoT设备节点的成本问题，现有的IoT设备节点通常采用无屏幕或小屏幕的设计，通过Wi‑Fi接入企业内部网。当用户设置无线接入SSID时，密码、服务器地址、端口号、工人信息以及生产线信息均需要在触摸屏上输入或者通过按键输入，不仅速度慢，而且还容易出错，对于生产线上大量的IoT设备节点设置需要大量的时间，极大地降低了工作效率。
[0004] 为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足而提供一种快速可靠的利用NFC卡配置的IoT设备节点系统。
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：
[0007] 一种利用NFC卡配置的IoT设备节点系统，包括：
[0008] 至少一IoT设备节点，所述IoT设备节点与至少一台生产设备通讯连接，用于获取生产设备的串行数据和/或开关量数据；
[0009] 至少一无线接入点单元，所述无线接入点单元通过无线网络与所述IoT设备节点建立连接；
[0010] 交换机，所述交换机与每一无线接入点单元连接，用于接收每一无线接入点单元传送的数据；
[0011] 数据收集系统，所述数据收集系统与所述交换机连接，用于接收所述交换机传送的数据，并对接收到的数据进行存储和处理；以及
[0012] 至少一NFC卡，所述NFC卡通过射频感应方式对所述IoT设备节点进行配置。
[0013] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述IoT设备节点包括：
[0014] 中央处理单元；
[0015] 触摸屏，所述触摸屏包括显示屏和触摸板，所述显示屏通过FSMC接口与所述中央处理单元通讯连接，所述触摸板通过SPI接口与所述中央处理单元通讯连接；
[0016] Wi‑Fi模块，所述Wi‑Fi模块通过UART接口与所述中央处理单元连接；
[0017] RFID射频模块，所述RFID射频模块通过SPI接口与所述中央处理单元连接；
[0018] EEPROM模块，所述EEPROM模块通过SPI接口与所述中央处理单元连接；
[0019] 蜂鸣器，所述蜂鸣器通过GPIO接口与所述中央处理单元连接；
[0020] 至少一RS232端口，所述RS232端口通过UART接口与所述中央处理单元连接；以及[0021] 至少一IO端口，所述IO端口通过GPIO接口与所述中央处理单元连接。
[0022] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述中央处理单元采用STM32F103型号的CPU。
[0023] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述Wi‑Fi模块采用乐鑫公司生产的ESP8266芯片。
[0024] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述RFID射频模块使用NXP公司生产的应用于13.56MHz非接触式通信芯片MF RC522。
[0025] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述NFC卡为网络设置卡、用户信息或生产线信息卡中的一种。
[0026] 由于采用了如上技术方案，本实用新型的有益效果在于：本实用新型利用NFC卡对IoT节点进行配置和用户的认证，具有快速可靠的优点。
具体实施方式
[0033] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0034] 参见图1，图中给出的是一种利用NFC卡配置的IoT设备节点系统，包括至少一IoT设备节点100、至少一无线接入点单元200、交换机300、数据收集系统400以及至少一NFC卡500。
[0035] IoT设备节点100与至少一台生产设备10通讯连接，用于获取生产设备10的串行数据和/或开关量数据。生产设备10可以通过通讯接口(一般配置有RS232/RS485/CAN)或者开关信号(可以是电机旋转一圈的信号或者是一次作业完成的信号)与IoT设备节点100进行数据交互，生产设备10通过通讯接口将电机的运转时间、当前的作业等信息发送给IoT设备节点100，对于没有通信功能的生产设备，IoT设备节点100可以通过传感器或者开关量等获得当前的计件数、电机的转速等生产信息。
[0036] 无线接入点单元200通过无线网络与IoT设备节点100建立连接。交换机300与每一无线接入点单元200连接，用于接收每一无线接入点单元200传送的数据。数据收集系统400与交换机300连接，用于接收交换机300传送的数据，并对接收到的数据进行存储和处理。IoT设备节点100通过无线接入点单元200并使用MQTT协议与数据收集系统400(DGS)通信，汇报当前的工作详细信息。
[0037] NFC卡500通过射频感应方式对IoT设备节点100进行配置。NFC卡500被写入不同的ID信息，以标识这张NFC卡的用途。同时也可根据ID信息的不同，配套的信息也不同。NFC卡500可以是网络设置卡、用户信息卡或者生产线信息卡中的一种。用户通过刷卡进行网络设置，工人作业登记等用户，同时也通过刷卡确认用户权限。
[0038] 参见图2，IoT设备节点100包括中央处理单元110、触摸屏120、Wi‑Fi模块130、RFID射频模块140、EEPROM模块150、蜂鸣器160、至少一RS232端口170以及至少一IO端口180。
[0039] 中央处理单元100采用STM32F103型号的CPU。触摸屏120包括显示屏和触摸板，显示屏通过FSMC接口与中央处理单元100通讯连接，触摸板通过SPI接口与中央处理单元100通讯连接。显示屏上显示有图形用户界面，实时显示当前生产设备的工作状况和通信状态，IoT的设置/配置的功能也可以在触摸屏进行操作。Wi‑Fi模块130通过UART接口与中央处理单元100连接。Wi‑Fi模块130采用乐鑫公司生产的ESP8266芯片，其成本低廉，Wi‑Fi模块130设置为Station模式接入无线接入点单元200。RFID射频模块140通过SPI接口与中央处理单元100连接。RFID射频模块140使用NXP公司生产的应用于13.56MHz非接触式通信芯片MF RC522，配合使用NXP MF1 IC S50制作的非接触智能卡。EEPROM模块150通过SPI接口与中央处理单元100连接，其用于保存用户的设置和配置。蜂鸣器160通过GPIO接口与中央处理单元100连接，其用于触摸屏120的按键声音提示和在有警告或者错误的情况下提示用户。RS232端口170通过UART接口与中央处理单元100连接，IO端口180通过GPIO接口与所述中央处理单元连接。RS232端口170和IO端口180可以和生产设备10进行对接。
[0040] 参见图3，IoT设备节点100采用MQTT协议和MQTT代理(Broker)通信，MQTT协议是为大量计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议，非常适合在工业物联网中应用。IoT设备节点100订阅数据收集系统400(DGS)的配置，控制和生产计划主题(Topic)，同时发布IoT设备节点100的数据信息。MQTT Broker服务接收来自客户端的网络连接，并处理客户端的订阅/取消订阅，消息发布请求，同时也会将客户端发布的消息转发给其他的订阅者。DGS(数据收集系统)订阅了所有节点的主题，进行数据汇总和处理。
[0041] 参见图4，IoT设备节点100上电以后连入MQTT服务器以后会发送“/SysCtrl”主题和“SetWill”遗嘱消息，通知IoT设备节点100上电，同时汇报节点的MAC地址、IP地址和制造商等信息，数据收集系统400(DGS)收到该节点的“/SysCtrl”主题以后会发送今天的生产任务给IoT设备节点100。IoT设备节点100收到计划以后订阅系统配置主题、系统控制主题和生产计划主题。IoT设备节点100定时发布该节点的生产设备运行情况，比如说开机时间、机器运行时间、工人的处理时间、当前的产量、生产步骤、进度等信息。
[0042] 参见图5，本发明的利用NFC卡配置的IoT设备节点系统的配置步骤如下：
[0043] 1.当需要配置时，使用者将NFC卡500与IoT设备节点100进行接触；
[0044] 2.IoT设备节点100对该NFC卡500进行验证；
[0045] 3.若验证通过，IoT设备节点100读取NFC卡500内存储的配置信息；
[0046] 4.IoT设备节点100判断该NFC卡是网络设置卡、工人信息卡还是产线信息卡；
[0047] 5.若判断为网络设置卡，则IoT设备节点100读取该NFC卡内的SSID、密码、服务器、端口设置，显示当前信息在触摸屏120上，同时连接到数据收集系统400并保存到EEPROM模块150，下次使用时直接使用这一配置。若判断为工人信息卡，则IoT设备节点100显示当前的用户信息和认证情况，并发布工人的信息给数据收集系统400。若判断为产线信息卡，则IoT设备节点100显示当前的产线信息，该IoT设备节点100将当前的产线信息分布至数据收集系统400，同时保存到EEPROM模块150，下次使用时直接使用这一配置。
[0048] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
