基于無線數據傳輸技術自動售貨機遠程監控系統方案

一、摘要：
      自動售貨機作為一種新型的便民設備,正逐漸被消費者接受。近年來,人們逐漸意識到售貨機系統的不*：對于實時運行狀態不能及時了解，也不能及時進行補貨操作，影響了機器的正常運行，為運營商和消費者都帶來很大不便。為此有人提出了將售貨機進行聯網監控的想法，通過分析無線網絡通信的特點，以及對售貨機的應用需求的分析，使用無線數據傳輸模塊以及關系型數據庫的結合，構建了一個無線網絡的遠程售貨機監控系統。使用C/S (Client/Server)架構的通信模式,建立售貨機與服務器之間的數據通信，使用無線模塊與嵌入式模塊的連接作為客戶端,負責采集售貨機終端的運行數據；對于服務器端實現消息的處理與界面的顯示，并且使用數據庫的存儲和查詢功能，實現對系統的歷史數據查詢操作。在此基礎上封裝傳輸數據與應答措施，并設計系統工作流程以達到穩定地連接通信。通過監控端用戶界面的顯示，直觀的反映出了售貨機的狀態以及銷售情況，對于后勤人員的補貨操作提供更加及時的參考，方便了工作人員對售貨機的運行狀態指標進行實時監控。

二、系統架構
      選擇合適的硬件平臺搭建售貨機的監控系統，達到在廣域網上的穩定連接，能夠遠程監控到各售貨機的運行和售貨情況，方便遠程終端獲取缺貨信息進行補貨，保證維護人員實時了解當前售貨運行的各項指標。設計監控系統總體架構，分析應用需求，設計并實現了服務端的監控程序：使用圖形界面動態模擬了售貨機的售貨狀態，以及便捷的生產缺貨清單方案，為實際加貨操作提供了方便。
      售貨機與刷卡板的串口通信，設計通信流程，使得在具備刷卡功能的同時能夠在消費成功后將相關售貨數據傳送到服務器，以及需要定時的對售貨機的狀態進行反饋到監控平臺。
      采用合適的消息封裝格式以及合理的應答措施，使得無線網絡連接穩定，實時更新售貨機的狀態信息和售貨信息，網絡故障時，采用短信方式通知服務器。 在發送端將傳輸數據采用合適的加密算法以及相關密鑰進行加密處理，已達到信息的安全傳輸。


三、軟件系統結構介紹
   基于無線2G/3G/4G通信模塊的自動售貨機監控系統由自動售貨機終端、無線2G/3G/4G網絡以及后臺服務系統組成。
總體網絡拓撲圖如下所示：

整個系統分為兩大部分：虛線以上為售貨機的監控系統，主要用于獲取售貨機終端的實時數據并存儲和管理這些數據。虛線一下為查詢系統，負責在網絡上向消費者公布售貨機售貨和消費者信息等。

監控系統：將售貨機終端作為客戶端，客戶端的職責是采集每個售貨機的運行狀態數據與售貨數據，向服務器保持通信，并根據服務器下發的命令做出相關操作。服務器接收客戶端發送的各類數據信息，分類進行處理，將狀態與報警信號顯示到監控界面，銷售數據存入數據庫，并應要求從數據庫讀取歷史數據。

無線數據傳輸模塊：為使得自動售貨機更加信息化智能化，管理更加便捷化，新型的自動售貨機信息管理系統正在解決這一問題，系統利用2G/3G/4G無線通信技術，將自動售貨機當前運營的數據，包括系統狀態、系統故障、料道故障、缺貨情況、銷售數據通過安裝在自動售貨機上的無線網絡模塊遠程傳輸到售貨機網絡服務器，運營人員可以在任何一臺聯網的電腦上掌握售貨機的這些信息，實現自動售貨機的大規模運營和網絡化管理。

       監控系統采用C/S（客戶端/服務器）分布體系結構。利用兩端硬件環境，將任務分別分配到服務器和客戶端上，并且通過監控服務器來進行數據的處理，以及完成客戶端與數據庫之間的通信，這樣既減輕了客戶端的負擔，也增強了系統的安全性。
 
       查詢系統：查詢系統采用B/S（瀏覽器/服務器）分布體系結構。B/S是一種“客戶機/胖服務器”模式，主要事務邏輯都由WWW瀏覽器通過服務器完成，減輕客戶端的負擔。其次，WEB服務器將可擴展標記語言（XML）作為基本的表示數據，客戶端只配置瀏覽器，具有良好的擴展能力和跨平臺性。
       用戶使用手機或者PC機通過瀏覽器訪問WEB服務器，查詢售貨機位置、余貨以及消費記錄。

自動售貨系統網絡拓撲圖
   
四、系統各模塊結構和功能介紹
自助售貨機終端
       售貨機的交易操作流程是：先通過鍵盤或者其他人機界面進行選貨和確認，然后開啟硬幣機、機以及刷卡設備，進行資金支付，支付完成后完成出貨，出貨成功，檢查網絡連接，統計交易數據進行處理并發送至服務器。在無交易情況下，根據服務器的要求定時報告運行狀況信息，在狀態超出警告范圍時需要主動向上發起報告。
       按照功能劃分，總體可分為以下功能模塊：
       人機交互：包括鍵盤，LCD屏幕等，支持用戶選貨確認，以及提醒用戶操作指示和顯示運行狀態。目前很多售貨機制造商都采用大屏幕的觸屏顯示代替傳統功能單一的顯示屏和鍵盤，將兩者功能進行合并，而且在功能性和娛樂性上有了很大提高。
       外圍設備：實現硬幣機、機的交互，以及對控制出貨的螺旋電機進行控制操作。此處的通信使用MDB/ICP協議。
       存儲模塊：在售貨機內部也有存放銷售以及狀態信息的存儲模塊，防止在網絡故障時交易信息的丟失，以及對網絡恢復時刻進行補發。
       刷卡以及通信設備：刷卡以及通信設備就是本文詳述的部分，作用是使用刷卡支付代替現金交易支付功能，同時通過網絡通信實現數據統計與狀態監控。

       其中的售貨機終端指的是刷卡和通信設備。售貨機終端包括售貨機主板、刷卡微控制單元（MCU）、無線2G/3G/4G模塊以及RF_UIM板。刷卡板MCU作為連接售貨機主板與無線2G/3G/4G模塊以及RF_UIM板的橋梁，擔負著刷卡與數據傳輸的重要作用。使用射頻卡取代現金交易，使交易更便捷進行，增加了消費記錄的可讀性。售貨機上電是MCU初始化無線2G/3G/4G模塊，向模塊發送AT指令，通過內置的TCP/IP協議棧撥號并向服務器地址和端口發起網絡連接。當消費且出貨成功后，向MCU發送消費數據，經過MCU的處理，將銷售數據通過2G/3G/4G網絡上傳到監控服務器。
        MCU定時采集本售貨機的運行狀況，向上匯報。在接收到應答確認之前不清除發送數據，等待與下次的數據整合合成一條向上發送，防止因為服務器的工作中斷而丟失消息數據。

五、才茂DTU無線數傳終端介紹

DTU(Data Transfer Unit),全稱數據傳輸單元,為用戶提供高速、永遠在線、TCP/UDP 透明數據傳輸的工業級無線終端設備。產品采用高速高性能工業級ARM9 嵌入式處理器或者X86 架構高性能嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺，超大內存，內嵌自主知識產權的TCP/IP 協議棧，為用戶提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線，多種協議轉換、虛擬專用網絡的系統應用。針對網絡流量控制的用戶，DTU 產品支持語音，短信，數據觸發上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。

5.1、才茂DTU功能的優勢
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， 滿足客戶應用現場不同接口需求。
 2）*的網絡支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大無線網絡，滿足不同行業客戶的全方面需求。
 3）三層系統保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗WDT保護）系統保護的基礎上，增加一級系統虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，確保系統穩定可靠
 4)金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統安全隔離，防雷設計；符合電力安規要求；防護等級為IP41；特別適合于環境惡劣的工業控制領域。
 5）工業級設計生產，支持寬電壓5-32V供電。
 6）通信模塊均采用工業級無線模塊，所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證
 7）高速處理CPU：采用高速性能工業級CPU，可以更加高速地處理各種協議數據轉換；解決了業內“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題。
 8)超大內存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號內存不同），有超大的內存來緩存客戶發送數據，同時接收超大數據包，數據不丟失。
 9)DNS自動獲?。鹤詣荧@取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規避了因為選擇的DNS服務器異常而導致DTU設備當機的嚴重現象。
 10）*的協議棧：新系統加載了*的TCP/IP協議棧，采用了*的TCP/IP協議棧；使網絡通信性能優異，掉線概率極大降低。
EMC性能優異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業領域環境惡劣下使用；系統EMC/EMI優異，系統穩定可靠；通過EMC測試；支持短信遠程配置，遠程控制；支持短消息告警；智能防掉線。支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線；支持批量配置功能；

5.2、DTU系列產品資質與檢測
無線通信在線維持技術
摩爾實驗室高低溫檢測報告
福建省產品質量檢驗研究院檢測
著作版權證書
EMC檢測報告
國家強制
DTU創新產品獎
深圳比亞迪用戶測試報告

六、才茂資質
公司榮譽：
2009 年公司GPRS DTU 產品被評為“創新產品獎”；
2011 年被評為“中國工控行業客戶滿意供應商”；
2012 年公司成為“中國質量行”會員；
2013 年公司成為“智能輸配電設備產業技術創新戰略聯盟”會員；
2010 年被國家認定的企業；
2010 年被國家認定的雙軟企業企業；
公司擁有1 項保持設備穩定的技術證書和12 個軟件著作版權證書；
全國設立了9 大區域辦事處，66個代理商，方便為客戶提供近距離貼心服務；
公司注冊資本1280 萬；廈門市重點扶持企業；
12 年的行業研發積累和行業應用考驗。

七、結束語

   對于售貨機的應用，已經成為零售業的未來趨勢，而售貨機的網絡化消費和網絡化管理已成為售貨機行業的必然趨勢，人們通過自己投幣自動取貨，不受時間和地點限制，方便快捷地買到

需要的飲料、食品等。自動售貨機通過無線通信模塊不僅可以補充人力資源不足的缺陷，而且可以實現24小時無人售貨的系統，可以更省力，運營資本少，擁有多種優勢。