厦门才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co,.Ltd 厦门才茂基于无线数据传输技术 自动售货机远程监控系统方案 一、摘要： 自动售货机作为一种新型的便民设备,正逐渐被消费者接受。近年来,人们逐 渐意识到售货机系统的不完善：对于实时运行状态不能及时了解，也不能及时进 行补货操作，影响了机器的正常运行，为运营商和消费者都带来很大不便。为此 有人提出了将售货机进行联网监控的想法，通过分析无线网络通信的特点，以及 对售货机的应用需求的分析，使用无线数据传输模块以及关系型数据库的结合， 构建了一个无线网络的远程售货机监控系统。使用 C/S (Client/Server)架构的 通信模式,建立售货机与服务器之间的数据通信，使用无线模块与嵌入式模块的 连接作为客户端,负责采集售货机终端的运行数据；对于服务器端实现消息的处 理与界面的显示，并且使用数据库的存储和查询功能，实现对系统的历史数据查 询操作。在此基础上封装传输数据与应答措施，并设计系统工作流程以达到稳定 地连接通信。通过监控端用户界面的显示，直观的反映出了售货机的状态以及销 售情况，对于后勤人员的补货操作提供更加及时的参考，方便了工作人员对售货 机的运行状态指标进行实时监控。 关键字：无线 DTU，自动售货机，远程监控，网络连接 1 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号楼 网址:http://www.caimore.com EMAIL:zhongsq@caimore.com 电话/TEL: +86-592-5902658 传真/FAX: +86-592-5975885 厦门才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co,.Ltd 二、系统架构 选择合适的硬件平台搭建售货机的监控系统，达到在广域网上的稳定连接， 能够远程监控到各售货机的运行和售货情况，方便远程终端获取缺货信息进行补 货，保证维护人员实时了解当前售货运行的各项指标。 设计监控系统总体架构，分析应用需求，设计并实现了服务端的监控程序：使用 图形界面动态模拟了售货机的售货状态，以及便捷的生产缺货清单方案，为实际 加货操作提供了方便。 售货机与刷卡板的串口通信，设计通信流程，使得在具备刷卡功能的同时能 够在消费成功后将相关售货数据传送到服务器，以及需要定时的对售货机的状态 进行反馈到监控平台。 采用合适的消息封装格式以及合理的应答措施，使得无线网络连接稳定，实 时更新售货机的状态信息和售货信息，网络故障时，采用短信方式通知服务器。 在发送端将传输数据采用合适的加密算法以及相关密钥进行加密处理，已达到信 息的安全传输。 三、软件系统结构介绍 基于无线 2G/3G/4G 通信模块的自动售货机监控系统由自动售货机终端、无线 2G/3G/4G 网络以及后台服务系统组成。 总体网络拓扑图如下所示： 整个系统分为两大部分：虚线以上为售货机的监控系统，主要用于获取售货 机终端的实时数据并存储和管理这些数据。虚线一下为查询系统，负责在网络上 向消费者公布售货机售货和消费者信息等。 监控系统：将售货机终端作为客户端，客户端的职责是采集每个售货机的运 行状态数据与售货数据，向服务器保持通信，并根据服务器下发的命令做出相关 操作。服务器接收客户端发送的各类数据信息，分类进行处理，将状态与报警信 2 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号楼 网址:http://www.caimore.com EMAIL:zhongsq@caimore.com 电话/TEL: +86-592-5902658 传真/FAX: +86-592-5975885 厦门才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co,.Ltd 号显示到监控界面，销售数据存入数据库，并应要求从数据库读取历史数据。 无线数据传输模块：为使得自动售货机更加信息化智能化，管理更加便捷化， 新型的自动售货机信息管理系统正在解决这一问题，系统利用 2G/3G/4G 无线通 信技术，将自动售货机当前运营的数据，包括系统状态、系统故障、料道故障、 缺货情况、销售数据通过安装在自动售货机上的无线网络模块远程传输到售货机 网络服务器，运营人员可以在任何一台联网的电脑上掌握售货机的这些信息，实 现自动售货机的大规模运营和网络化管理。 监控系统采用 C/S（客户端/服务器）分布体系结构。利用两端硬件环境， 将任务分别分配到服务器和客户端上，并且通过监控服务器来进行数据的处理， 以及完成客户端与数据库之间的通信，这样既减轻了客户端的负担，也增强了系 统的安全性。 查询系统：查询系统采用 B/S（浏览器/服务器）分布体系结构。B/S 是一种 “客户机/胖服务器”模式，主要事务逻辑都由 WWW 浏览器通过服务器完成，减 轻客户端的负担。其次，WEB 服务器将可扩展标记语言（XML）作为基本的表示 数据，客户端只配置浏览器，具有良好的扩展能力和跨平台性。 用户使用手机或者 PC 机通过浏览器访问 WEB 服务器，查询售货机位置、余 货以及消费记录。 自动售货系统网络拓扑图 四、系统各模块结构和功能介绍 3 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号楼 网址:http://www.caimore.com EMAIL:zhongsq@caimore.com 电话/TEL: +86-592-5902658 传真/FAX: +86-592-5975885 厦门才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co,.Ltd 自助售货机终端 售货机的交易操作流程是：先通过键盘或者其他人机界面进行选货和确认， 然后开启硬币机、纸币机以及刷卡设备，进行资金支付，支付完成后完成出货， 出货成功，检查网络连接，统计交易数据进行处理并发送至服务器。在无交易情 况下，根据服务器的要求定时报告运行状况信息，在状态超出警告范围时需要主 动向上发起报告。 按照功能划分，总体可分为以下功能模块： 人机交互：包括键盘，LCD 屏幕等，支持用户选货确认，以及提醒用户操作指示 和显示运行状态。目前很多售货机制造商都采用大屏幕的触屏显示代替传统功能 单一的显示屏和键盘，将两者功能进行合并，而且在功能性和娱乐性上有了很大 提高。 外围设备：实现硬币机、纸币机的交互，以及对控制出货的螺旋电机进行控制操 作。此处的通信使用 MDB/ICP 协议。 存储模块：在售货机内部也有存放销售以及状态信息的存储模块，防止在网络故 障时交易信息的丢失，以及对网络恢复时刻进行补发。 刷卡以及通信设备：刷卡以及通信设备就是本文详述的部分，作用是使用刷卡支 付代替现金交易支付功能，同时通过网络通信实现数据统计与状态监控。 其中的售货机终端指的是刷卡和通信设备。售货机终端包括售货机主板、刷 卡微控制单元（MCU）、无线 2G/3G/4G 模块以及 RF_UIM 板。刷卡板 MCU 作为连接 售货机主板与无线 2G/3G/4G 模块以及 RF_UIM 板的桥梁，担负着刷卡与数据传输 的重要作用。使用射频卡取代现金交易，使交易更便捷进行，增加了消费记录的 可读性。 售货机上电是 MCU 初始化无线 2G/3G/4G 模块，向模块发送 AT 指令，通过内 置的 TCP/IP 协议栈拨号并向服务器地址和端口发起网络连接。当消费且出货成 功后，向 MCU 发送消费数据，经过 MCU 的处理，将销售数据通过 2G/3G/4G 网络 上传到监控服务器。 MCU 定时采集本售货机的运行状况，向上汇报。在接收到应答确认之前不清 除发送数据，等待与下次的数据整合合成一条向上发送，防止因为服务器的工作 中断而丢失消息数据。 五、才茂 DTU 无线数传终端介绍 DTU(Data Transfer Unit),全称数据传输单元,为用户提供高速、永远在线、 TCP/UDP 透明数据传输的工业级无线终端设备。产品采用高速高性能工业级 ARM9 嵌入式处理器或者 X86 架构高性能嵌入式处理器，以实时操作系统为软件 支撑平台，超大内存，内嵌自主知识产权的 TCP/IP 协议栈，为用户提供高速， 稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换、虚拟专用网络的系统应用。针对 网络流量控制的用户，DTU 产品支持语音，短信，数据触发上线以及超时自动断 线的功能。同时也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能。 4 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号楼 网址:http://www.caimore.com EMAIL:zhongsq@caimore.com 电话/TEL: +86-592-5902658 传真/FAX: +86-592-5975885 厦门才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co,.Ltd 5.1、才茂 DTU 功能的优势 1)丰富的接口类型：支持串口 RS232 接口、RS485 接口、RS422 接口、TTL 接口 或者 USB 接口， 满足客户应用现场不同接口需求。 2）完善的网络支持：支持 GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD 七大无线网络，满足不同行业客户的全方面需求。 3）三层系统保护：在原来两级（软件保护+CPU 内置看门狗 WDT 保护）系统保 护的基础上，增加一级系统虚拟值守 VWM（Virtual Man Watch）检测保护功能， 确保系统稳定可靠 4)金属外壳：采用金属外壳，防辐射，抗干扰；外壳和系统安全隔离，防雷设 计；符合电力安规要求；防护等级为 IP41；特别适合于环境恶劣的工业控制领 域。 5）完全工业级设计生产，支持宽电压 5-32V 供电。 6）通信模块均采用工业级无线模块，所有无线模块都有通过 CGD 认证或者 FCC 认证或者 CE 认证 7）高速处理 CPU：采用高速性能工业级 CPU，可以更加高速地处理各种协议数 据转换；解决了业内“假在线”、“假死机”、“当机”等疑难问题。 8)超大内存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型号内存不同），有超大 的内存来缓存客户发送数据，同时接收超大数据包，数据不丢失。 9)DNS 自动获取：自动获取 DNS，不再需要人工配置输入 DNS；规避了因为选择 的 DNS 服务器异常而导致 DTU 设备当机的严重现象。 10）完善的协议栈：新系统加载了完善的 TCP/IP 协议栈，采用了完善的 TCP/IP 协议栈；使