CN110611610A - 一种嵌入式物联网能源网关及物联网系统 - Google Patents

一种嵌入式物联网能源网关及物联网系统 Download PDF

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陆晓成
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Abstract

本发明公开了一种嵌入式物联网能源网关及物联网系统，用作智能终端的数据采集和处理。这种低功耗的嵌入式网关作为分布式智能终端的中继单元，运行Linux操作系统，装载web服务器，通过http方式实现配置文件的上传和下载以及远程监控。客户只需要在本地计算机上安装web浏览器，就可以完成对远端智能终端的访问、监控和维护工作，无需安装特定软件，具有跨平台特性。在此基础上，通过调用OPENSSL开源库对上送至云平台的消息进行加密保护，保证数据的安全性。

Description

一种嵌入式物联网能源网关及物联网系统
技术领域
本发明涉及物联网网关技术领域，特别是涉及一种嵌入式物联网能源网关及物联网系统，主要用于工业自动化系统的远程数据采集和监控。
背景技术
随着网联网的兴起，终端设备智能化、网络化是不可阻挡的进程，将web技术融入到工业自动化系统的远程数据采集和监控领域，极具经济价值和应用前景。目前工业终端设备多采用“RS485接口+上位机”的方案接入互联网，这种方案实现放标，兼容性好，但是由于上位机多采用工控机或者高性能PC，体积大，成本高。另一方面，网关和云平台之间的信息交互，容易受到互联网上的恶心攻击，数据传输的安全性得不到保障。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的嵌入式物联网能源网关及物联网系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种嵌入式物联网能源网关，其特点在于，其包括嵌入式web服务器、采集模块、数据处理模块、通信模块和存储模块；
所述嵌入式web服务器用于读取并解析PC机下发的配置文件并下载配置文件进行配置，所述配置文件包括网关采集协议和智能终端相关信息；
所述嵌入式web服务器用于创建ZMQ总线，通过ZMQ总线分别与采集模块和数据处理模块进行通信，且采集模块、数据处理模块、通信模块和存储模块通过ZMQ总线进行进程间的通信；
所述采集模块用于对智能终端进行数据采集，将采集到的数据信息通过ZMQ总线传输至数据处理模块；
所述数据处理模块用于对数据信息进行数据处理，并将处理后的数据信息传输至通信模块；
所述通信模块用于通过调用OPENSSL开源库对接收的数据消息进行加密封装后上传至云平台；
所述嵌入式web服务器用于监听采集模块和数据处理模块，并将监听到的实时信息传输至PC机；
所述存储模块用于存储采集到的数据信息。
较佳地，所述嵌入式web服务器用于监听PC机的请求信息，在监听到有请求信息时创建协程，对客户身份进行验证，验证成功通过后写入请求信息对应的响应信息。
较佳地，所述通信模块包括RS485、Lora或以太网模块。
较佳地，所述嵌入式物联网能源网关还包括电源模块，所述电源模块用于为嵌入式物联网能源网关进行供电。
较佳地，所述嵌入式物联网能源网关还包括辅助功能模块，所述辅助功能模块包括实时时钟、多路LED显示、复位、无线通道选择拨码开关、USB OTG等模块。
本发明还提供一种物联网系统，其特点在于，其包括上述的嵌入式物联网能源网关及PC机和云平台；
所述PC机用于下发配置文件；
所述嵌入式web服务器用于读取并解析配置文件并下载配置文件进行配置，所述配置文件包括网关采集协议和智能终端相关信息；
所述嵌入式web服务器用于创建ZMQ总线，通过ZMQ总线分别与采集模块和数据处理模块进行通信，且采集模块、数据处理模块、通信模块和存储模块通过ZMQ总线进行进程间的通信；
所述采集模块用于对智能终端进行数据采集，将采集到的数据信息通过ZMQ总线传输至数据处理模块；
所述数据处理模块用于对数据信息进行数据处理，并将处理后的数据信息传输至通信模块；
所述通信模块用于通过调用OPENSSL开源库对接收的数据消息进行加密封装后上传至云平台；
所述嵌入式web服务器用于监听采集模块和数据处理模块，并将监听到的实时信息传输至PC机；
所述存储模块用于存储采集到的数据信息；
所述PC机用于安装web浏览器，通过嵌入式物联网能源网关实现对远端智能终端的访问、监控和维护工作。
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：
本发明嵌入式web网关，可实现有线无线多种方式采集，适应于各种复杂的环境；可通过配置文件进行灵活配置，免去安装软件和环境配置的麻烦；可远程升级程序、配置文件，并监控智能终端运行状况，方便用户进行监控；在消息上送云平台进行了加密处理，保障消息传输的安全性和一致性。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的物联网系统的架构图。
图2为本发明较佳实施例的嵌入式物联网能源网关的架构图。
图3为本发明较佳实施例的嵌入式物联网能源网关的流程图。
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，本实施例提供一种物联网系统，其包括嵌入式物联网能源网关1、PC机2和云平台3，所述嵌入式物联网能源网关1分别与PC机2和云平台3通信连接，所述嵌入式物联网能源网关1与智能终端通信连接。
所述嵌入式物联网能源网关1包括嵌入式web服务器、采集模块、数据处理模块、通信模块、存储模块、电源模块和辅助功能模块，所述通信模块包括RS485、Lora或以太网模块，所述电源模块为嵌入式物联网能源网关进行供电，所述辅助功能模块包括实时时钟、多路LED显示、复位、无线通道选择拨码开关、USB OTG等模块。
所述PC机用于下发配置文件。
所述嵌入式web服务器用于读取并解析PC机下发的配置文件并下载配置文件进行配置，所述配置文件包括网关采集协议和智能终端相关信息，如采用modbus-rtu协议作为采集模块的采集协议时，需要描述清楚当前网关的端口信息、数据传输格式、智能终端的从站地址以及和端口的连接情况等。
所述嵌入式web服务器用于监听PC机的请求信息，在监听到有请求信息时创建协程，对客户身份进行验证，验证成功通过后写入请求信息对应的响应信息。
所述嵌入式web服务器用于创建ZMQ总线，通过ZMQ总线分别与采集模块和数据处理模块进行通信，且采集模块、数据处理模块、通信模块和存储模块通过ZMQ总线进行进程间的通信。
所述采集模块用于对智能终端进行数据采集，将采集到的数据信息通过ZMQ总线传输至数据处理模块。
所述数据处理模块用于对数据信息进行数据处理，并将处理后的数据信息传输至通信模块。
所述通信模块用于通过调用OPENSSL开源库对接收的数据消息进行加密封装后上传至云平台。
所述嵌入式web服务器用于监听采集模块和数据处理模块，并将监听到的实时信息(log信息和运行日志以及与终端设备交互报文记录终端运行状况)传输至PC机。
所述存储模块用于存储采集到的数据信息。受网络环境的影响，在网络断开连接时，需要对相关重要的数据进行存储，待网络重新连接上之后，从数据库中取出存储的数据，实现断点续传。
所述PC机用于安装web浏览器，通过嵌入式物联网能源网关实现对远端智能终端的访问、监控和维护工作，远程监控包括数据的查询、参数的设置以及控制命令的下发等功能。
本发明基于iris后端Web框架设计web服务器，实现对智能终端的远程监控和配置文件的上传和下发；设计基于MQTT和SSL协议的数据加密传输系统，保证了数据在传输中安全性和一致性。
本发明提出以高性能嵌入式web网关作为枢纽，通过远程本地计算机来统一监控和管理。
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 (6)

1.一种嵌入式物联网能源网关，其特征在于，其包括嵌入式web服务器、采集模块、数据处理模块、通信模块和存储模块；
所述嵌入式web服务器用于读取并解析PC机下发的配置文件并下载配置文件进行配置，所述配置文件包括网关采集协议和智能终端相关信息；
所述嵌入式web服务器用于创建ZMQ总线，通过ZMQ总线分别与采集模块和数据处理模块进行通信，且采集模块、数据处理模块、通信模块和存储模块通过ZMQ总线进行进程间的通信；
所述采集模块用于对智能终端进行数据采集，将采集到的数据信息通过ZMQ总线传输至数据处理模块；
所述数据处理模块用于对数据信息进行数据处理，并将处理后的数据信息传输至通信模块；
所述通信模块用于通过调用OPENSSL开源库对接收的数据消息进行加密封装后上传至云平台；
所述嵌入式web服务器用于监听采集模块和数据处理模块，并将监听到的实时信息传输至PC机；
所述存储模块用于存储采集到的数据信息。
2.如权利要求1所述的嵌入式物联网能源网关，其特征在于，所述嵌入式web服务器用于监听PC机的请求信息，在监听到有请求信息时创建协程，对客户身份进行验证，验证成功通过后写入请求信息对应的响应信息。
3.如权利要求1所述的嵌入式物联网能源网关，其特征在于，所述通信模块包括RS485、Lora或以太网模块。
4.如权利要求1所述的嵌入式物联网能源网关，其特征在于，所述嵌入式物联网能源网关还包括电源模块，所述电源模块用于为嵌入式物联网能源网关进行供电。
5.如权利要求1所述的嵌入式物联网能源网关，其特征在于，所述嵌入式物联网能源网关还包括辅助功能模块，所述辅助功能模块包括实时时钟、多路LED显示、复位、无线通道选择拨码开关、USB OTG等模块。
6.一种物联网系统，其特征在于，其包括如权利要求1所述的嵌入式物联网能源网关及权利要求1中的PC机和云平台；
所述PC机用于下发配置文件；
所述嵌入式web服务器用于读取并解析配置文件并下载配置文件进行配置，所述配置文件包括网关采集协议和智能终端相关信息；
所述嵌入式web服务器用于创建ZMQ总线，通过ZMQ总线分别与采集模块和数据处理模块进行通信，且采集模块、数据处理模块、通信模块和存储模块通过ZMQ总线进行进程间的通信；
所述采集模块用于对智能终端进行数据采集，将采集到的数据信息通过ZMQ总线传输至数据处理模块；
所述数据处理模块用于对数据信息进行数据处理，并将处理后的数据信息传输至通信模块；
所述通信模块用于通过调用OPENSSL开源库对接收的数据消息进行加密封装后上传至云平台；
所述嵌入式web服务器用于监听采集模块和数据处理模块，并将监听到的实时信息传输至PC机；
所述存储模块用于存储采集到的数据信息；
所述PC机用于安装web浏览器，通过嵌入式物联网能源网关实现对远端智能终端的访问、监控和维护工作。
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