CN109951383A - 工程安全监测无线网关系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了工程安全监测无线网关系统,包括主板,所述主板包括4G模块一、4G模块二、电源输入模块、串口、重置按钮、继电器、三进三电源控制接口、WAN接口、LAN接口、CPU中央处理器、WiFi天线、物联卡、USB存储模块和显示模块,本发明科学合理,使用安全方便,通过电源输入模块、串口、WAN接口和LAN接口的作用,便于针对感知设备多样化的特点,从而与不同的接口进行调节连接,通过4G模块一、4G模块二和WiFi天线的作用,便于将装置与互联网进行连接,从而将数据采集并上传云端,使得设备能在线自动升级,实时与云端通讯,监测是否存在更新版本,并实现版本自动升级,而无需用户对设备进行拆解、版本烧录。
Description
技术领域
本发明涉及工程安全监测技术领域,具体为工程安全监测无线网关系统。
背景技术
工程安全监测在中国的发展历史悠久,然而技术发展层次参差不齐,总体效率不高,在物联网出现之前煤矿中设备多、厂家多、协议复杂、网络类型多样的特点使得统一简便管理的目的很难达到,导致各个系统之间的通信很困难,系统联动处理反应时间慢,当灾害发生或者生产故障时不能得到及时全面的联动协调,同时如此多设备给工程安全监测的设备维护带来了繁重的工作量,而这些问题通过物联网技术都能够解决随着传感器、无线传感网、IP承载网等技术的快速发展,物联网被广泛地应用到各个行业;现阶段工程安全监测主要采用单通道或多通道采集仪设备、工控机、DTU传输方式进行采集和传输,DTU本身无本地存储,在无通讯信号情况下容易丢失数据的缺点尤为明显、而工控机耗电量大,系统不稳定,后期维护成本高极大妨碍了其在工程领域的应用,尤其对于非专业用户来讲,以上硬件现场安装过程比较复杂、数据风险性也比较大,所述急需一种工程安全监测无线网关系统来解决上述问题。
发明内容
本发明提供工程安全监测无线网关系统,可以有效解决上述背景技术中提出现阶段工程安全监测主要采用单通道或多通道采集仪设备、工控机、DTU传输方式进行采集和传输,DTU本身无本地存储,在无通讯信号情况下容易丢失数据的缺点尤为明显、而工控机耗电量大,系统不稳定,后期维护成本高极大妨碍了其在工程领域的应用,尤其对于非专业用户来讲,以上硬件现场安装过程比较复杂、数据风险性也比较大的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:工程安全监测无线网关系统,包括主板,所述主板包括4G模块一、4G模块二、电源输入模块、串口、重置按钮、继电器、三进三电源控制接口、WAN接口、LAN接口、CPU中央处理器、WiFi天线、物联卡、USB存储模块和LED显示模块,且均与主板电性连接。
根据上述技术方案,所述电源输入模块包括DC-DC电源和DCin1,当12V电压输入主板后,主板经过DC-DC电源和DCin1对输入的电压进行转换,分别给主板上的各个设备供电,其中,主板上端的各电路均可独立控制。
根据上述技术方案,所述CPU中央处理器接收主板上串口、三进三电源控制接口、WAN接口和LAN接口与外接设备连接时传递的信息,并根据信息控制对应模块,所述CPU中央处理器内部采用的全生命周期网络安全管理以及加密通信协议,并在开发过程中通过威胁分析模型识别潜在的网络攻击可能性,保证数据传输在各个环节的安全性。
根据上述技术方案,所述4G模块一和4G模块二是将设备与无线网进行连接,所述CPU中央处理器通过USB HUB与4G模块一和4G模块二相连,其中USB HUB为一种接口扩展器,并通过USB HUB将指令传递给4G模块一和4G模块二,从而对4G模块一和4G模块二进行控制,操控4G模块一和4G模块二来达到无线联网的目的。
根据上述技术方案,所述CPU中央处理器通过USB HUB与USB存储模块相连,并通过USB HUB将指令传递给USB存储模块,从而对USB存储模块进行控制,通过USB存储模块外接存储设备,用来存储采集的数据,其中,USB存储模块支持本地移动优盘存储与外接云存储设备数据。
根据上述技术方案,所述串口为一种485串口,用于外接多种波特率的设备传感器,其中波特率是指数据信号对载波的调制速率,在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元,所述串口通过与传感器连接,接受传感器传递的信息,从而对设备进行监测,采集外接设备的工作数据,并将采集监测的信息传递给CPU中央处理器。
根据上述技术方案,所述CPU中央处理器通过交换机控制器控制WAN接口和LAN接口,通过WAN接口和LAN接口连接有线网络,其中,WAN接口和LAN接口支持静态IP,动态IP和PPPoe多种接入网络的方式,所述交换机控制器是指负责管理某个区域内无线网络中的AP,对不同AP下发配置、修改配置、射频智能管理用户接入控制。
根据上述技术方案,所述WAN接口的数量为一个,所述WAN接口为一种10/100M自适应快速以太网电口,所述WAN接口自动识别网线和交叉线,其中,WAN接口支持光电复用,支持BASE-SX/LX/ZX mini GBIC光模块和GE-SFP-LX/LH-BIDI光模块,所述LAN接口的数量为两个,所述LAN接口为一种10/100M自适应快速以太网电口,所述LAN接口自动识别网线和交叉线。
根据上述技术方案,所述CPU中央处理器通过GPIO与继电器相连,并通过GPIO将CPU中央处理器的指令传递给继电器,其中,GPIO为一种总线扩展器,所述CPU中央处理器通过GPIO控制继电器的开关,所述继电器可自定义定时对设备上电与断电,所述继电器可通过重置按钮将其进行复位重置。
根据上述技术方案,所述CPU中央处理器通过GPIO来控制LED显示模块的状态,所述LED显示模块的颜色为绿色,其工作状态包括常亮、不亮和闪烁,当PWR电源正常时,LED显示模块绿色常亮,当电源关闭或故障时,LED显示模块不亮,当SYS上电初始化时,LED显示模块绿色闪烁,当初始化完成,LED显示模块绿色常亮,当SATA在位时,LED显示模块绿色常亮。
与现有技术相比,本发明的有益效果:本发明结构科学合理,使用安全方便:通过电源输入模块、串口、WAN接口和LAN接口的作用,便于针对感知设备多样化的特点,从而与不同的接口进行调节连接,并通过设置相应协议适配层来解决不同协议之间的互通性问题,在设备工作中,CPU中央处理器通过GPIO来控制LED显示模块的状态,当PWR电源正常时,LED显示模块绿色常亮,当电源关闭或故障时,LED显示模块不亮,当SYS上电初始化时,LED显示模块绿色闪烁,当初始化完成,LED显示模块绿色常亮,当SATA在位时,LED显示模块绿色常亮,通过LED显示模块来提醒使用者设备的工作状态,通过4G模块一、4G模块二和WiFi天线的作用,便于将装置与互联网进行连接,从而将数据采集并上传云端,当后端配置完成后,设备便会持续不间断地与现场设备进行通信,并每隔一定的时间,将设备信息以及数字和模拟输入数据上传至云端,用于用户查阅数据和决策,同时通过联网作用,使得设备能在线自动升级,实时与云端通讯,监测是否存在更新版本,并实现版本自动升级,而无需用户对设备进行拆解、版本烧录,通过CPU中央处理器内部采用的全生命周期网络安全管理以及加密通信协议作用,在开发过程中通过威胁分析模型识别潜在的网络攻击可能性,并根据分析结果改进产品设计,保证网关在各个环节的安全性,把网络安全的风险降到最低。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
在附图中:
图1是本发明的系统的智能网关程序设计结构框图;
图2是本发明的系统网关正面的结构框图;
图中标号:1、主板;2、4G模块一;3、4G模块二;4、电源输入模块;5、串口;6、重置按钮;7、继电器;8、三进三电源控制接口;9、WAN接口;10、LAN接口;11、CPU中央处理器;12、WiFi天线;13、物联卡;14、USB存储模块;15、LED显示模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例:如图1-2所示,本发明提供一种技术方案,工程安全监测无线网关系统,包括主板1,主板1包括4G模块一2、4G模块二3、电源输入模块4、串口5、重置按钮6、继电器7、三进三电源控制接口8、WAN接口9、LAN接口10、CPU中央处理器11、WiFi天线12、物联卡13、USB存储模块14和LED显示模块15,且均与主板1电性连接。
根据上述技术方案,电源输入模块4包括DC-DC电源和DCin1,当12V电压输入主板1后,主板1经过DC-DC电源和DCin1对输入的电压进行转换,分别给主板上的各个设备供电,其中,主板1上端的各电路均可独立控制。
根据上述技术方案,CPU中央处理器11接收主板1上串口5、三进三电源控制接口8、WAN接口9和LAN接口10与外接设备连接时传递的信息,并根据信息控制对应模块,所述CPU中央处理器11内部采用的全生命周期网络安全管理以及加密通信协议,并在开发过程中通过威胁分析模型识别潜在的网络攻击可能性,保证数据传输在各个环节的安全性。
根据上述技术方案,所述4G模块一2和4G模块二3是将设备与无线网进行连接,所述CPU中央处理器11通过USB HUB与4G模块一2和4G模块二3相连,其中USB HUB为一种接口扩展器,并通过USB HUB将指令传递给4G模块一2和4G模块二3,从而对4G模块一2和4G模块二3进行控制,操控4G模块一2和4G模块二3来达到无线联网的目的。
根据上述技术方案,CPU中央处理器11通过USB HUB与USB存储模块14相连,并通过USB HUB将指令传递给USB存储模块14,从而对USB存储模块14进行控制,通过USB存储模块14外接存储设备,用来存储采集的数据,其中,USB存储模块14支持本地移动优盘存储与外接云存储设备数据。
根据上述技术方案,串口5为一种485串口,用于外接多种波特率的设备传感器,其中波特率是指数据信号对载波的调制速率,在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元,串口5通过与传感器连接,接受传感器传递的信息,从而对设备进行监测,采集外接设备的工作数据,并将采集监测的信息传递给CPU中央处理器11。
根据上述技术方案,CPU中央处理器11通过交换机控制器控制WAN接口9和LAN接口10,通过WAN接口9和LAN接口10连接有线网络,其中,WAN接口9和LAN接口10支持静态IP,动态IP和PPPoe多种接入网络的方式,交换机控制器是指负责管理某个区域内无线网络中的AP,对不同AP下发配置、修改配置、射频智能管理用户接入控制。
根据上述技术方案,WAN接口9的数量为一个,WAN接口9为一种10/100M自适应快速以太网电口,WAN接口9自动识别网线和交叉线,其中,WAN接口9支持光电复用,支持BASE-SX/LX/ZX mini GBIC光模块和GE-SFP-LX/LH-BIDI光模块,LAN接口10的数量为两个,LAN接口10为一种10/100M自适应快速以太网电口,LAN接口10自动识别网线和交叉线。
根据上述技术方案,CPU中央处理器11通过GPIO与继电器7相连,并通过GPIO将CPU中央处理器11的指令传递给继电器7,其中,GPIO为一种总线扩展器,CPU中央处理器11通过GPIO控制继电器7的开关,继电器7可自定义定时对设备上电与断电,继电器7可通过重置按钮6将其进行复位重置。
根据上述技术方案,CPU中央处理器11通过GPIO来控制LED显示模块15的状态,LED显示模块15的颜色为绿色,其工作状态包括常亮、不亮和闪烁,当PWR电源正常时,LED显示模块15绿色常亮,当电源关闭或故障时,LED显示模块15不亮,当SYS上电初始化时,LED显示模块15绿色闪烁,当初始化完成,LED显示模块15绿色常亮,当SATA在位时,LED显示模块15绿色常亮。
基于上述,本发明的优点在于:当设备进行工作时,首先将电源输入模块4与外接适配器进行连接,然后将三进三电源控制接口8与外接三进三电源控制线进行连接,然后通过串口5外接多种波特率的设备传感器,接着向电源输入模块输入12V电压,然后主板1经过电源输入模块的DC-DC电源和DCin1对输入的电压转换,分别给主板上的各个设备供电,然后CPU中央处理器11进行工作,接着CPU中央处理器11通过USB HUB对4G模块一2和4G模块二3进行控制,操控4G模块一2和4G模块二3来达到无线联网的目的,同时CPU中央处理器11也可通过交换机控制器控制WAN接口9和LAN接口10,通过WAN接口9和LAN接口10连接有线网络,当设备联网后,通过串口5的作用与外接设备的传感器连接,接受传感器传递的信息,对设备进行监测,并采集外接设备的工作数据,然后CPU中央处理器11通过USB HUB与USB存储模块14相连,并对USB存储模块14进行控制,通过USB存储模块来存储采集的数据,同时USB存储模也可外接云存储设备,将设备信息以及数字和模拟输入数据上传至云端,用于用户查阅数据和决策,在设备工作中,CPU中央处理器11通过GPIO来控制LED显示模块15的状态,当PWR电源正常时,LED显示模块15绿色常亮,当电源关闭或故障时,LED显示模块15不亮,当SYS上电初始化时,LED显示模块15绿色闪烁,当初始化完成,LED显示模块15绿色常亮,当SATA在位时,LED显示模块15绿色常亮,通过LED显示模块15来提醒使用者设备的工作状态,通过4G模块一2、4G模块二3和WiFi天线12的作用,便于将设备与互联网进行连接,使得设备能在线自动升级,实时与云端通讯,监测是否存在更新版本,并实现版本自动升级,而无需用户对设备进行拆解、版本烧录,通过CPU中央处理器11内部采用的全生命周期网络安全管理以及加密通信协议作用,在开发过程中通过威胁分析模型识别潜在的网络攻击可能性,并根据分析结果改进产品设计,保证网关在各个环节的安全性,把网络安全的风险降到最低。最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.工程安全监测无线网关系统,包括主板,其特征在于:所述主板包括4G模块一、4G模块二、电源输入模块、串口、重置按钮、继电器、三进三电源控制接口、WAN接口、LAN接口、CPU中央处理器、WiFi天线、物联卡、USB存储模块和LED显示模块,且均与主板电性连接。
2.根据权利要求1所述的工程安全监测无线网关系统,其特征在于:所述电源输入模块包括DC-DC电源和DCin1,当12V电压输入主板后,主板经过DC-DC电源和DCin1对输入的电压进行转换,分别给主板上的各个设备供电,其中,主板上端的各电路均可独立控制。
3.根据权利要求1所述的工程安全监测无线网关系统,其特征在于:所述CPU中央处理器接收主板上串口、三进三电源控制接口、WAN接口和LAN接口与外接设备连接时传递的信息,并根据信息控制对应模块,所述CPU中央处理器内部采用的全生命周期网络安全管理以及加密通信协议,并在开发过程中通过威胁分析模型识别潜在的网络攻击可能性,保证数据传输在各个环节的安全性。
4.根据权利要求1所述的工程安全监测无线网关系统,其特征在于:所述4G模块一和4G模块二是将设备与无线网进行连接,所述CPU中央处理器通过USB HUB与4G模块一和4G模块二相连,其中USB HUB为一种接口扩展器,并通过USB HUB将指令传递给4G模块一和4G模块二,从而对4G模块一和4G模块二进行控制,操控4G模块一和4G模块二来达到无线联网的目的。
5.根据权利要求1所述的工程安全监测无线网关系统,其特征在于:所述CPU中央处理器通过USB HUB与USB存储模块相连,并通过USB HUB将指令传递给USB存储模块,从而对USB存储模块进行控制,通过USB存储模块外接存储设备,用来存储采集的数据,其中,USB存储模块支持本地移动优盘存储与外接云存储设备数据。
6.根据权利要求1所述的工程安全监测无线网关系统,其特征在于:所述串口为一种485串口,用于外接多种波特率的设备传感器,其中波特率是指数据信号对载波的调制速率,在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元,所述串口通过与传感器连接,接受传感器传递的信息,从而对设备进行监测,采集外接设备的工作数据,并将采集监测的信息传递给CPU中央处理器。
7.根据权利要求1所述的工程安全监测无线网关系统,其特征在于:所述CPU中央处理器通过交换机控制器控制WAN接口和LAN接口,通过WAN接口和LAN接口连接有线网络,其中,WAN接口和LAN接口支持静态IP,动态IP和PPPoe多种接入网络的方式,所述交换机控制器是指负责管理某个区域内无线网络中的AP,对不同AP下发配置、修改配置、射频智能管理用户接入控制。
8.根据权利要求1所述的工程安全监测无线网关系统,其特征在于:所述WAN接口的数量为一个,所述WAN接口为一种10/100M自适应快速以太网电口,所述WAN接口自动识别网线和交叉线,其中,WAN接口支持光电复用,支持BASE-SX/LX/ZX mini GBIC光模块和GE-SFP-LX/LH-BIDI光模块,所述LAN接口的数量为两个,所述LAN接口为一种10/100M自适应快速以太网电口,所述LAN接口自动识别网线和交叉线。
9.根据权利要求1所述的工程安全监测无线网关系统,其特征在于:所述CPU中央处理器通过GPIO与继电器相连,并通过GPIO将CPU中央处理器的指令传递给继电器,其中,GPIO为一种总线扩展器,所述CPU中央处理器通过GPIO控制继电器的开关,所述继电器可自定义定时对设备上电与断电,所述继电器可通过重置按钮将其进行复位重置。
10.根据权利要求1所述的工程安全监测无线网关系统,其特征在于:所述CPU中央处理器通过GPIO来控制LED显示模块的状态,所述LED显示模块的颜色为绿色,其工作状态包括常亮、不亮和闪烁,当PWR电源正常时,LED显示模块绿色常亮,当电源关闭或故障时,LED显示模块不亮,当SYS上电初始化时,LED显示模块绿色闪烁,当初始化完成,LED显示模块绿色常亮,当SATA在位时,LED显示模块绿色常亮。
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