CN109257425A - 新型物联网网关及物联网网关工作方法 - Google Patents

新型物联网网关及物联网网关工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型物联网网关及物联网网关工作方法，包括物联网网关、多路RS485模块、LPWAN无线模块、BLE控制模块、ENET控制模块和2G/3G/4G模块，所述多路RS485模块、LPWAN无线模块、BLE控制模块、ENET控制模块和2G/3G/4G模块均与物联网网关相连。本发明通过LPWAN技术方便施工，信号覆盖广，减少中继节点，最大化的低成本。本发明定义的物联网网关工作方法，从实际角度出发减少数据量的上传，并可以实现实时、远程监控，可供用户选择的空间大，市场前景广阔。

Description

新型物联网网关及物联网网关工作方法
技术领域
本发明涉及物联网通信技术领域，特别是涉及一种新型物联网网关及物联网网关工作方法。
背景技术
城市地下管廊指在城市地下用于集中敷设电力、通信、光电、给排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。地下管廊短则几公里，长则数十公里，巡检人员不可能实时掌握地下管廊的运行工况，因此地下管廊的环境监控系统成为最为重要的管廊管理环节。
目前的监控系统都是一体化方案，需架设光纤、通信电缆等大型设备，这对于市政项目改造并不方便，施工人员必须及其小心谨慎才能防止电缆被挖断。另外，地下管廊需要采集的节点较多，有线方案会使项目施工带来巨大难度，而且由于地下环境复杂，线缆极易受潮、腐蚀损坏，对管廊维护不利。所以在采集节点处部署无线方案是最佳选择。
现阶段的无线方案采用FSK的调制方式进行传输，这对于地下管廊长达数十公里的空间来说，需要架设大量无线节点，而且FSK调制方式的传输正确率不高，易造成大量的数据重传，从而造成通信协议的过分复杂，稳定性差。
鉴于上述原因，迫切需要寻求新的无线方案和全新的数据通信控制技术，最大化的减少节点、优化布局、降低系统施工、维护成本。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型物联网网关及物联网网关工作方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种新型物联网网关，其特点在于，其包括：物联网网关、多路RS485模块、LPWAN(低功耗广域网)无线模块、BLE(低功耗蓝牙)控制模块、ENET(以太网)控制模块和2G/3G/4G模块，所述多路RS485模块、LPWAN无线模块、BLE控制模块、ENET控制模块和2G/3G/4G模块均与物联网网关相连；
所述物联网网关用于通过多路RS485模块和LPWAN无线模块采集多路设备数据，并将采集到的数据通过LPWAN无线模块和2G/3G/4G模块上传至云服务器；
PC客户端用于通过ENET控制模块获取云服务器数据并对物联网网关实现实时监控；
手机app用于通过4G模块获取云服务器数据并通过BLE控制模块对物联网网关实现实时监控；
手持式设备用于通过LPWAN无线模块或RS485模块实现对物联网网关的实时监控。
较佳地，所述LPWAN模块用于直接上传数据至服务器，又可以作为无线采集器采集数据，还可以作为中继器自组网覆盖无线死区。
本发明还提供一种物联网网关工作方法，其特点在于，其包括以下步骤：
S1、通过软件或者手动写基于JSON的配置文件，将要采集数据的网关信息、设备信息全部包含进去，鉴于本网关可兼容多种通信协议，网关数据只进行协议的点位映射，客户需要根据协议地址表自行解析；
S2、网关根据配置文件进行实时数据采集，并将采集到的数据按照配置文件进行分类存放并打上时间和QOS(数据质量)标签；
S3、对于关键数据，如果有数据变化则立即上传至云服务器/本地客户端；其他数据备份至本地数据库并在一定时间段T1，计算变化率是否超过预期值，超过则主动上传至云服务器；否则经过T2时间段将未上传的数据进行上传；
S4、PC客户端、手机app可通过云服务器远程查看数据，PC客户端可通过ENET模块、手机app可通过BLE模块、手持式监控模块可通过RS485/LPWAN无线模块实时查看网关数据。
较佳地，在步骤S3中，数据上传时根据数据量的大小决定是否进行数据压缩。
较佳地，T1推荐为5分钟，T2推荐为1小时。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明在原有集中器基础上，辅以目前热门的LPWAN技术(如lora、nb-lot、emtc等)解决远距离通信问题，同时设计一套简单实用的网关控制方法，远程或近距离实时监控地下管廊运行情况。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的网关整体框图。
图2为本发明较佳实施例的网关工作流程图。
图3为本发明较佳实施例的JSON配置文件格式。
图4为本发明较佳实施例的推送至服务器的协议格式。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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的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。
如图1所示，本实施例提供一种新型物联网网关，其包括：物联网网关、多路RS485模块、LPWAN无线模块、BLE/ENET控制模块、2G/3G/4G模块、云服务器、PC客户端/手机app/手持式监控模块，所述多路RS485模块、LPWAN无线模块、BLE/ENET控制模块、2G/3G/4G模块和PC客户端/手机app/手持式监控模块均与物联网网关相连。
所述RS485模块用于采集设备数据；所述2G/3G/4G模块用于将数据上传至云服务器；所述PC客户端/手机app/手持式监控模块用于远程查看云服务器中的数据或近距离实时查看网关数据。所述LPWAN模块用于直接上传数据至服务器，又可以作为无线采集器采集数据，还可以作为中继器自组网覆盖无线死区。
如图1所示的网关整体框图，物联网网关可通过RS485/LPWAN采集多路设备数据，并将采集到的数据通过LPWAN/2G/3G/4G上传至云服务器。PC客户端通过ENET获取云服务器数据并对网关实现实时监控。手机app通过4G获取云服务器数据并通过BLE对网关实现实时监控。手持式设备通过LPWAN或RS485接口实现对网关的实时监控。
如图2为网关工作流程：其包括以下步骤：
S1、通过软件或者手动写基于JSON的配置文件，将要采集数据的网关信息、设备信息全部包含进去，鉴于本网关可兼容多种通信协议，网关数据只进行协议的点位映射，客户需要根据协议地址表自行解析；
S2、网关根据配置文件进行实时数据采集，并将采集到的数据按照配置文件进行分类存放并打上时间和QOS标签；
S3、对于关键数据(如电能、遥控控制信息)，如果有数据变化则立即上传至云服务器/本地客户端；其他数据备份至本地数据库并在一定时间段T1，计算变化率是否超过预期值，超过则主动上传至云服务器；否则经过T2时间段将未上传的数据进行上传；T1推荐为5分钟，T2推荐为1小时；数据上传时根据数据量的大小决定是否进行数据压缩。
S4、PC客户端、手机app可通过云服务器远程查看数据，PC客户端可通过ENET模块、手机app可通过BLE模块、手持式监控模块可通过RS485/LPWAN无线模块实时查看网关数据。
如图3为JSON配置文件格式。“dtu-id”为网关编号，用于识别哪个网关。“rs485-1”为硬件编号，用于识别网关的哪个硬件。“name”为设备名称，代表该硬件下挂载的哪个设备。“protocol”为协议类型，网关根据该协议类型采取相应的协议策略。“slave”和“function”为协议具体内容，网关根据该字段决定采集协议中的哪些内容。
图4为推送至服务器的协议格式，主要由dtu_info、line、checksum三部分构成。dtu_info为网关信息，包括网关数据总长、网关类型、网关id等信息。Line为线号或硬件号，由line_info、dev两部分构成；line_info包括协议号和协议类型；dev由dev_info和func两部分构成，包含设备的各种信息。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型物联网网关，其特征在于，其包括：物联网网关、多路RS485模块、LPWAN无线模块、BLE控制模块、ENET控制模块和2G/3G/4G模块，所述多路RS485模块、LPWAN无线模块、BLE控制模块、ENET控制模块和2G/3G/4G模块均与物联网网关相连；
所述物联网网关用于通过多路RS485模块和LPWAN无线模块采集多路设备数据，并将采集到的数据通过LPWAN无线模块和2G/3G/4G模块上传至云服务器；
PC客户端用于通过ENET控制模块获取云服务器数据并对物联网网关实现实时监控；
手机app用于通过4G模块获取云服务器数据并通过BLE控制模块对物联网网关实现实时监控；
手持式设备用于通过LPWAN无线模块或RS485模块实现对物联网网关的实时监控。
2.如权利要求1所述的新型物联网网关，其特征在于，所述LPWAN模块用于直接上传数据至服务器，又可以作为无线采集器采集数据，还可以作为中继器自组网覆盖无线死区。
3.一种物联网网关工作方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、通过软件或者手动写基于JSON的配置文件，将要采集数据的网关信息、设备信息全部包含进去，鉴于本网关可兼容多种通信协议，网关数据只进行协议的点位映射，客户需要根据协议地址表自行解析；
S2、网关根据配置文件进行实时数据采集，并将采集到的数据按照配置文件进行分类存放并打上时间和QOS标签；
S3、对于关键数据，如果有数据变化则立即上传至云服务器/本地客户端；其他数据备份至本地数据库并在一定时间段T1，计算变化率是否超过预期值，超过则主动上传至云服务器；否则经过T2时间段将未上传的数据进行上传；
S4、PC客户端、手机app可通过云服务器远程查看数据，PC客户端可通过ENET模块、手机app可通过BLE模块、手持式监控模块可通过RS485/LPWAN无线模块实时查看网关数据。
4.如权利要求3所述的物联网网关工作方法，其特征在于，在步骤S3中，数据上传时根据数据量的大小决定是否进行数据压缩。
5.如权利要求3所述的物联网网关工作方法，其特征在于，T1推荐为5分钟，T2推荐为1小时。
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