CN106355873A - 物联网智能交通网关及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网智能交通网关及系统,涉及物联网技术领域。所述网关包括嵌入式ARM处理器,短距离无线传输模块与所述处理器双向连接,用于通过短距离无线传输网络与智能交通系统中的无线传感器节点进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给所述网关;远距离无线传输模块与所述处理器双向连接,用于通过远距离无线传输网络与远端设备进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给远端设备进行处理。所述网关能够实现ZigBee与TCP/IP协议的转换,由此来实现ZigBee网络与Internet的通信。

Description

物联网智能交通网关及其系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域,尤其涉及一种物联网智能交通网关及其系统。
背景技术
目前的智能交通系统并存多种检测、通信设备,且采用不同网络传输交通信息,系统通信协议呈现多样性,严重后果是设备之间,通信网络之间不能实现互联互通,极大降低了系统性能。网关是实现系统中各种网络的互联互通的关键设备,能够有效的解决智能交通感知网络和公共网络之间通信困难的问题。目前,传统网关技术相对成熟,但针对应用于智能交通领域的网关较少,已提出的网关设计方案实现的功能单一、实用性不强,不能更好的决绝智能交通系统对网关的功能需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种物联网智能交通网关及其系统,所述网关能够实现ZigBee与TCP/IP协议的转换,由此来实现ZigBee网络与Internet的通信。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种物联网智能交通网关,其特征在于:包括嵌入式ARM处理器,短距离无线传输模块与所述处理器双向连接,用于通过短距离无线传输网络与智能交通系统中的无线传感器节点进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给所述网关;远距离无线传输模块与所述处理器双向连接,用于通过远距离无线传输网络与远端设备进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给远端设备进行处理;数据存储模块与所述处理器双向连接,用于存储采集的数据和应用程序;人机交互模块与所述处理器双向连接,用于输入控制命令并显示输出的数据;以太网接口模块与所述处理器双向连接,用于通过Internet与远端设备进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给远端设备;测试接口与所述处理器双向连接,用于与所述网关的测试装置连接,实现对所述网关的测试;电源模块与所述网关中需要供电的模块的电源输入端连接,用于为所述网关中需要供电的模块提供工作电源。
进一步的技术方案在于:所述短距离无线传输模块为蓝牙模块、Wi-Fi模块、红外传输模块、射频模块、NFC模块和/或ZigBee模块。
进一步的技术方案在于:所述处理器使用STM32F103VET6型处理器;所述短距离无线传输模块使用CC2530型ZigBee芯片;所述以太网接口模块使用ENC28J60型以太网收发芯片和HR911105A型RJ45接口,所述测试接口采用JTAG接口。
进一步的技术方案在于:所述ZigBee模块包括80C51型MCU,FLASH存储器和RAM存储器与所述MCU双向连接,天线与RF前端模块双向连接;所述RF前端模块通过模数转换控制器与所述MCU双向连接。
进一步的技术方案在于:所述远距离无线传输模块包括GPRS模块和/或TD-CDMA模块。
进一步的技术方案在于:所述GPRS模块包括基带机和电源管理单元,串行Flash存储模块与所述基带机双向连接,晶振电路与所述基带机的时钟信号输入端连接,用于为所述基带机提供工作时钟信号;音频编解码器与基带机双向连接,用于对音频信号进行编解码处理;串口模块、SIM卡模块和提示器与所述基带机双向连接,分别用于为所述基带机提供串行接口、通信卡以及提示器;电源输入端模块与所述电源管理单元的电源输入端连接,用于为其提供输入电源;实时时钟模块与所述电源管理单元双向连接,用于输入实时的时钟信号;开关机模块与所述电源管理单元的输入端连接,用于实现所述远距离无线传输模块开关机的控制;功率放大单元与所述电源管理模块的电源输出端连接,功率放大单元通过SAM滤波器与所述基带机内的收发器进行双向连接。
本发明还公开了一种物联网智能交通网关系统,其特征在于:包括若干个所述的网关,还包括智能交通系统无线传感器网络、交通管制控制中心服务器、互联网服务器以及移动终端;所述网关与所述智能交通系统无线传感器网络中的无线传感器节点之间通过短距离无线传输网络进行数据交互;所述网关与所述交通管制控制中心服务器以及移动终端之间通过远距离无线传输网络进行数据交互;所述网关与所述互联网服务器之间通过互联网进行数据交互。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:1)多模接入功能:包括蓝牙、Wi-Fi、IrDA(红外数据传输)、RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)、NFC(NearField Communication,近距离无线传输)、ZigBee。交通无线传感器网络对外接入技术包括GPRS(Geiieral Packet Radio Service,通用分组无线服务)、TD-CDMA(Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access,时分同步码分多址)等移动通信技术以及TCP/IP技术,本网关具有多种通信技术标准接口,能够实现将不同交通感知网络以多种模式接入公共网络。
2)通信协议转换功能;本网关具备将智能交通系统传感器网络发送公共网络的数据封装成适合于公共网络传输的数据格式,同时能够将来自公共网络的数据转换为智能交通系统传感器网络可识别的标准数据格式。
3)创建和维护交通感知网络功能;所述网关的另一功能是在接入外部网络之前,根据交通管理控制中心和业务平台的要求进行无线传感器网络的组网和配置。
4)交互功能;所述网关有友好界面,实时显示网关工作状态、异常报警信息,实现与用户的良好交互。
5)支持远程登录功能;所述网关为Internet上具有独立IP地址的嵌入式设备,交通管理者想要获得交通信息或者远程控制时,通过交通管理控制中心服务器远程登录部署在交通感知网络中网关Web服务器,然后就可以利用网关Web浏览器获取想要的交通信息或完成相应的控制。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述网关的原理框图;
图2是本发明实施例所述网关的一种具体实施原理框图;
图3是本发明实施例所述网关中ZigBee模块的原理框图;
图4是本发明实施例所述网关中GPRS模块的原理框图;
图5是本发明实施例所述网关中JTAG接口电路原理图;
图6是本发明实施例所述网关中SD卡存储器接口电路原理图;
图7是本发明实施例所述系统的原理框图;
图8是本发明实施例所述系统的软件流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示,本发明实施例公开了一种物联网智能交通网关,包括嵌入式ARM处理器,短距离无线传输模块与所述处理器双向连接,用于通过短距离无线传输网络与智能交通系统中的无线传感器节点进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给所述网关,优选的,所述短距离无线传输模块可以为蓝牙模块、Wi-Fi模块、红外传输模块、射频模块、NFC模块和/或ZigBee模块。远距离无线传输模块与所述处理器双向连接,用于通过远距离无线传输网络与远端设备进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给远端设备进行处理,优选的,所述远距离无线传输模块可以为GPRS模块和/或TD-CDMA模块。
数据存储模块与所述处理器双向连接,用于存储采集的数据和应用程序,优选的,所述数据存储模块包括SD卡、FLASH存储器以及移动硬盘灯;人机交互模块与所述处理器双向连接,用于输入控制命令并显示输出的数据,优选的,所述人机交互模块包括按键模块和液晶显示模块;以太网接口模块与所述处理器双向连接,用于通过Internet与远端设备进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给远端设备;测试接口与所述处理器双向连接,用于与所述网关的测试装置连接,实现对所述网关的测试;电源模块与所述网关中需要供电的模块的电源输入端连接,用于为所述网关中需要供电的模块提供工作电源。
优选的,如图2所示,所述处理器使用STM32F103VET6型处理器;所述短距离无线传输模块使用CC2530型ZigBee芯片;所述以太网接口模块使用ENC28J60型以太网收发芯片和HR911105A型RJ45接口,所述测试接口采用JTAG接口。
如图3所示,所述ZigBee模块包括80C51型MCU,FLASH存储器和RAM存储器与所述MCU双向连接,天线与RF前端模块双向连接;所述RF前端模块通过模数转换控制器与所述MCU双向连接。
如图4所示,所述GPRS模块包括基带机和电源管理单元,串行Flash存储模块与所述基带机双向连接,晶振电路与所述基带机的时钟信号输入端连接,用于为所述基带机提供工作时钟信号;音频编解码器与基带机双向连接,用于对音频信号进行编解码处理;串口模块、SIM卡模块和提示器与所述基带机双向连接,分别用于为所述基带机提供串行接口、通信卡以及提示器;电源输入端模块与所述电源管理单元的电源输入端连接,用于为其提供输入电源;实时时钟模块与所述电源管理单元双向连接,用于输入实时的时钟信号;开关机模块与所述电源管理单元的输入端连接,用于实现所述远距离无线传输模块开关机的控制;功率放大单元与所述电源管理模块的电源输出端连接,功率放大单元通过SAM滤波器与所述基带机内的收发器进行双向连接。图5是本发明实施例所述网关中JTAG接口电路原理图;图6是本发明实施例所述网关中SD卡存储器接口电路原理图。
所述网关具有以下特点:1)多模接入功能:包括蓝牙、Wi-Fi、IrDA(红外数据传输)、RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)、NFC(Near FieldCommunication,近距离无线传输)、ZigBee。交通无线传感器网络对外接入技术包括GPRS(Geiieral Packet Radio Service,通用分组无线服务)、TD-CDMA(Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access,时分同步码分多址)等移动通信技术以及TCP/IP技术,本网关具有多种通信技术标准接口,能够实现将不同交通感知网络以多种模式接入公共网络。
2)通信协议转换功能;本网关具备将智能交通系统传感器网络发送公共网络的数据封装成适合于公共网络传输的数据格式,同时能够将来自公共网络的数据转换为智能交通系统传感器网络可识别的标准数据格式。
3)创建和维护交通感知网络功能;所述网关的另一功能是在接入外部网络之前,根据交通管理控制中心和业务平台的要求进行无线传感器网络的组网和配置。
4)交互功能;所述网关有友好界面,实时显示网关工作状态、异常报警信息,实现与用户的良好交互。
5)支持远程登录功能;所述网关为Internet上具有独立IP地址的嵌入式设备,交通管理者想要获得交通信息或者远程控制时,通过交通管理控制中心服务器远程登录部署在交通感知网络中网关Web服务器,然后就可以利用网关Web浏览器获取想要的交通信息或完成相应的控制。
如图7所示,本发明还公开了一种物联网智能交通网关系统,包括若干个所述的网关,还包括智能交通系统无线传感器网络、交通管制控制中心服务器、互联网服务器以及移动终端;所述网关与所述智能交通系统无线传感器网络中的无线传感器节点之间通过短距离无线传输网络进行数据交互;所述网关与所述交通管制控制中心服务器以及移动终端之间通过远距离无线传输网络进行数据交互;所述网关与所述互联网服务器之间通过互联网进行数据交互。
网关组网功能实现:网关节点的主要功能是创建、维护网络、数据转发等。具体实现步骤为:首先初始化短距离通信模块,设置基本参数。初始化结束后,查询是否有数据包向短距离通信网络发送,如果有,则将经过封装的GPRS网络或Internet数据包发送出去。然后查询是否有来自短距离无线传输网络的数据包,如果有则将数据包上传网关应用层处理。接着发送广播信息包,向外宣告活动从机记录表。通过发送查询包,查询是否有新设备接入网络,如果有则为新设备分配地址,否则查询是否设备退出,如果有设备退出则将退出设备地址回收,并循环此过程,流程图8所示。
系统网关启动后首先完成硬件初始化和设备检测,多模接入功能能使用多种发送来的数据接入公共网络;创建和维护交通感知网络功能在接入外部网络之前对无线传感器网络的组网和配置;通信协议转换功能将交通无线传感器网络发送公告网络的数据封装成适用于公共网络传输的数据格式;系统实时显示网关工作状态,异常报警信息,实现与用户的良好交互;并且交通管理者可以通过web浏览器进入服务器完成相应的操作以及控制。

Claims (7)

1.一种物联网智能交通网关,其特征在于:包括嵌入式ARM处理器,短距离无线传输模块与所述处理器双向连接,用于通过短距离无线传输网络与智能交通系统中的无线传感器节点进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给所述网关;远距离无线传输模块与所述处理器双向连接,用于通过远距离无线传输网络与远端设备进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给远端设备进行处理;数据存储模块与所述处理器双向连接,用于存储采集的数据和应用程序;人机交互模块与所述处理器双向连接,用于输入控制命令并显示输出的数据;以太网接口模块与所述处理器双向连接,用于通过Internet与远端设备进行数据交互,将智能交通系统采集的数据传输给远端设备;测试接口与所述处理器双向连接,用于与所述网关的测试装置连接,实现对所述网关的测试;电源模块与所述网关中需要供电的模块的电源输入端连接,用于为所述网关中需要供电的模块提供工作电源。
2.如权利要求1所述的物联网智能交通网关,其特征在于:所述短距离无线传输模块为蓝牙模块、Wi-Fi模块、红外传输模块、射频模块、NFC模块和/或ZigBee模块。
3.如权利要求1所述的物联网智能交通网关,其特征在于:所述处理器使用STM32F103VET6型处理器;所述短距离无线传输模块使用CC2530型ZigBee芯片;所述以太网接口模块使用ENC28J60型以太网收发芯片和HR911105A型RJ45接口,所述测试接口采用JTAG接口。
4.如权利要求2所述的物联网智能交通网关,其特征在于:所述ZigBee模块包括80C51型MCU,FLASH存储器和RAM存储器与所述MCU双向连接,天线与RF前端模块双向连接;所述RF前端模块通过模数转换控制器与所述MCU双向连接。
5.如权利要求1所述的物联网智能交通网关,其特征在于:所述远距离无线传输模块包括GPRS模块和/或TD-CDMA模块。
6.如权利要求5所述的物联网智能交通网关,其特征在于:所述GPRS模块包括基带机和电源管理单元,串行Flash存储模块与所述基带机双向连接,晶振电路与所述基带机的时钟信号输入端连接,用于为所述基带机提供工作时钟信号;音频编解码器与基带机双向连接,用于对音频信号进行编解码处理;串口模块、SIM卡模块和提示器与所述基带机双向连接,分别用于为所述基带机提供串行接口、通信卡以及提示器;电源输入端模块与所述电源管理单元的电源输入端连接,用于为其提供输入电源;实时时钟模块与所述电源管理单元双向连接,用于输入实时的时钟信号;开关机模块与所述电源管理单元的输入端连接,用于实现所述远距离无线传输模块开关机的控制;功率放大单元与所述电源管理模块的电源输出端连接,功率放大单元通过SAM滤波器与所述基带机内的收发器进行双向连接。
7.一种物联网智能交通网关系统,其特征在于:包括若干个如权利要求1-6中任意一项所述的网关,还包括智能交通系统无线传感器网络、交通管制控制中心服务器、互联网服务器以及移动终端;所述网关与所述智能交通系统无线传感器网络中的无线传感器节点之间通过短距离无线传输网络进行数据交互;所述网关与所述交通管制控制中心服务器以及移动终端之间通过远距离无线传输网络进行数据交互;所述网关与所述互联网服务器之间通过互联网进行数据交互。
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GR01 Patent grant
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