CN110661699A - 基于边缘计算进行多协议连接的网关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于边缘计算进行多协议连接的网关，包括外壳，外壳内部设有中央处理模块、数据采集接口模块和网络接口模块，中央处理模块分别与数据采集接口模块、网络接口模块连接；数据采集接口模块用于采集外部设备的数据，并将外部设备的数据传递给中央处理模块；中央处理模块用于基于边缘计算技术对外部设备的数据进行处理，并将处理后的外部设备的数据发送至网络接口模块；网络接口模块用于将处理后的外部设备的数据发送到云端服务器，并接收云端服务器发送的数据。本发明实施例的中央处理模块基于边缘计算技术对外部设备的数据进行处理，从而在本地和网络边界实现自定义场景的计算，以满足不同的用户需求。

Description

基于边缘计算进行多协议连接的网关

技术领域

本发明涉及信息通信技术领域，特别是涉及一种基于边缘计算进行多协议连接的网关。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

目前，智能家居和智慧社区，智慧建筑，智慧公寓等行业使用的网关，都是功能比较单一，只是执行云端的指令和中转网关连接终端指令，或者执行一些简单的运算，导致在设备和云端一旦不能连接Internet的时候，整个网络就瘫痪了，不能实现无障碍的对终端设备进行控制，另外，各种各样不同协议的设备，都需要不同网关，比如蓝牙网关，zigbee网关，RF433网关等各种单一网关，让数据成为信息孤岛，不能协同统一控制，导致用户选择也无所适从。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于边缘计算进行多协议连接的网关。

本发明实施例提供的一种基于边缘计算进行多协议连接的网关，包括外壳，所述外壳内部设有中央处理模块、数据采集接口模块和网络接口模块，所述中央处理模块分别与所述数据采集接口模块、所述网络接口模块连接；所述数据采集接口模块用于采集外部设备的数据，并将所述外部设备的数据传递给所述中央处理模块；所述中央处理模块用于基于边缘计算技术对所述外部设备的数据进行处理，并将处理后的外部设备的数据发送至所述网络接口模块；所述网络接口模块用于将所述处理后的外部设备的数据发送到云端服务器，并接收所述云端服务器发送的数据。

可选地，所述数据采集接口模块包括ZigBee子模块、WIFI子模块、Z-wave子模块、RF433子模块中至少两种；其中，所述ZigBee子模块用于与支持ZigBee协议的外部设备连接；所述WIFI子模块用于与支持WIFI协议的外部设备连接；所述Z-wave子模块用于与支持Z-wave协议的外部设备连接；所述RF433子模块用于与支持RF433协议的外部设备连接。

可选地，所述数据采集接口模块还包括RJ45子模块，所述外壳开设有所述RJ45子模块对应的RJ接口，所述RJ45子模块通过所述RJ接口与对应的外部设备有线连接。

可选地，还包括IOT中间件，所述IOT中间件设于所述外壳内，并与所述中央处理模块连接，所述IOT中间件用于对所述外部设备的数据进行初次处理后发送至所述中央处理模块。

可选地，还包括数据存储模块，所述数据存储模块设于所述外壳内，并与所述中央处理模块连接，所述数据存储模块用于存储所述处理后的外部设备的数据以及所述云端服务器发送的数据。

可选地，还包括系统参数模块，所述系统参数模块设于所述外壳内，并与所述中央处理模块连接，所述系统参数模块用于存储所述中央处理模块运行所需的系统参数与应用参数。

可选地，还包括系统接口模块，所述系统接口模块设于所述外壳内，并与所述中央处理模块连接；所述系统接口模块用于提供系统的接口。

可选地，所述中央处理模块还用于提供交叉编译环境。

本发明具有以下优点：

本发明提供的基于边缘计算进行多协议连接的网关，通过数据采集接口模块采集外部设备的数据，通过中央处理模块基于边缘计算技术对外部设备的数据进行处理，并将处理后的外部设备的数据通过网络接口模块与云端服务器进行数据传递和对接通讯，从而在本地和网络边界实现自定义场景的计算，以满足不同的用户需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的基于边缘计算进行多协议连接的网关的内部结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的基于边缘计算进行多协议连接的网关的设计原理框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。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作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。

本发明实施例的核心构思之一在于，利用边缘计算技术作为网关的核心计算，使得网关可以在本地和网络边界实现多种自定义场景的计算，从而实现在没有网络的情况下也可以根据不同用户的权限，实现不同的场景离线控制，即本地部署，以满足不同用户的需求。其中，边缘计算(Edge computing)是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放系统，就近提供前端服务，其应用程序在边缘侧发起，将运算分散在靠近数据源的近端设备处理，分担中心服务器的工作量，而不再需要大老远把数据回传中心服务器处理，实时性更好、效率更高、延迟最短，甚至在没有网络、无法接入中心服务器等极端情况下，也不会妨碍边缘设备的“贴地”计算，可将边缘计算理解为一种在物理上靠近数据生成的位置处理数据的技术。

请参照图1，图1示出了本发明一实施例提供的基于边缘计算进行多协议连接的网关的内部结构示意图，该基于边缘计算进行多协议连接的网关包括外壳(图未示)，所述外壳内部设有中央处理模块10、数据采集接口模块20和网络接口模块30，所述中央处理模块10分别与所述数据采集接口模块20、所述网络接口模块30连接；所述数据采集接口模块20用于采集外部设备的数据，并将所述外部设备的数据传递给所述中央处理模块10；具体地，所述数据采集接口模块20可以实现与多种不同协议的外部设备进行连接，以采集对应的外部设备的数据。所述中央处理模块10用于基于边缘计算技术对所述外部设备的数据进行处理，并将处理后的外部设备的数据发送至所述网络接口模块30；基于边缘计算技术特点，使得网关可以在本地和网络边界实现多种自定义场景的计算，例如，智能家居或者智慧社区、智慧建筑、智慧公寓等场景，以及用户授权，密码算法等场景；从而实现本地部署，以满足不同用户的需求。所述网络接口模块30用于将所述处理后的外部设备的数据发送到云端服务器，并接收所述云端服务器发送的数据，因此，通过所述网络接口模块30可以实现与云端服务器进行数据传递和对接通讯。

具体地，为了提高本发明一实施例提供的基于边缘计算网关的多协议连接处理能力，所述数据采集接口模块10包括ZigBee子模块、WIFI子模块、Z-wave子模块、RF433子模块中至少两种。其中，所述ZigBee子模块用于与支持ZigBee协议的外部设备连接，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。在智能家居领域，该支持ZigBee协议的外部设备有智能锁、智能窗帘等。所述WIFI子模块用于与支持WIFI协议的外部设备连接，WIFI全称Wireless Fidelity，又称802.11b标准。在智能家居领域，该支持WIFI协议的外部设备有智能电视等。所述Z-wave子模块用于与支持Z-wave协议的外部设备连接，Z-wave协议是一种低速率，半双工的可靠、健壮的无线传输协议。在智能家居领域，该支持Z-wave协议的外部设备有监控器等；所述RF433子模块用于与支持RF433协议的外部设备连接，RF433协议采用全数字科技生产的单IC射频前端与ATMEL的AVR单片机组成，可高速传输数据信号的微型收发信机，无线传输的数据进行打包﹑检错﹑纠错处理。在智能家居领域，该支持RF433协议的外部设备有智能开关等。

进一步地，所述数据采集接口模块10还可以包括RJ45子模块，所述外壳开设有所述RJ45子模块对应的RJ接口，RJ45是布线系统中信息插座(即通信引出端)连接器的一种，连接器由插头(接头、水晶头)和插座(模块)组成，插头有8个凹槽和8个触点；所述RJ45子模块通过所述RJ接口与对应的外部设备有线连接。

进一步地，所述数据采集接口模块10还可以包括蓝牙子模块，红外线子模块、超声波子模块、BT子模块等，其中，所述蓝牙子模块用于与支持蓝牙协议的外部设备连接，所述红外线子模块用于与支持红外线协议的外部设备连接，所述超声波子模块用于与支持超声波协议的外部设备连接，所述BT子模块用于与支持BT协议的外部设备连接。

需要说明的是，上述列举的数据采集接口模块包括的子模块仅用于教导不能领域技术人员如何实施本发明，本发明不限于以上列举的子模块，还可以包括其他通信协议的通信子模块；以实现本发明提供的基于边缘计算进行多协议连接的网关可以进行多协议连接的功能，从而使得本发明提供的基于边缘计算进行多协议连接的网关可以根据用户不同的使用需求进行多场景学习，满足不同用户的需要。

进一步地，在本发明一实施例中，所述中央处理模块还用于提供交叉编译环境。在本示例中，中央处理模块的程序主体为C语音编写，通过IPK安装包发布，因此，通过交叉编译环境可以生成IPK安装包、提供SDK开发包、界面开发包、程序发布包和程序示例以及多协议应用程序接口，方便用户快速开发专属的边缘计算应用。

进一步地，在本发明一实施例中，所述基于边缘计算进行多协议连接的网关还包括IOT中间件40，所述IOT中间件40设于所述外壳内，并与所述中央处理模块10连接，所述IOT中间件40用于对所述外部设备的数据进行初次处理后发送至所述中央处理模块10，以便所述中央处理模块10进行二次计算处理。

进一步地，在本发明一实施例中，所述基于边缘计算进行多协议连接的网关还包括数据存储模块50，所述数据存储模块50设于所述外壳内，并与所述中央处理模块10连接，所述数据存储模块50用于存储所述处理后的外部设备的数据以及所述云端服务器发送的数据。

进一步地，在本发明一实施例中，所述基于边缘计算进行多协议连接的网关还包括系统参数模块60，所述系统参数模块60设于所述外壳内，并与所述中央处理模块10连接，所述系统参数模块60用于存储所述中央处理模块10运行所需的系统参数与应用参数。

进一步地，在本发明一实施例中，所述基于边缘计算进行多协议连接的网关还包括系统接口模块70，所述系统接口模块70设于所述外壳内，并与所述中央处理模块10连接；所述系统接口模块70用于提供系统的接口，以便对本发明实施例中的基于边缘计算进行多协议连接的网关进行二次开发应用。

进一步地，在本发明一实施例中，所述基于边缘计算进行多协议连接的网关还包括配置界面、日志等，所述配置界面、日志用于供所述数据采集接口模块进行二次开发。

进一步地，在本发明一实施例中，所述基于边缘计算进行多协议连接的网关还包括远程部署模块，所述远程部署模块设于所述外壳内，并与所述中央处理模块连接，所述远程部署模块用于实现远程控制。

进一步地，在本发明一实施例中，所述基于边缘计算进行多协议连接的网关还包括电源管理模块，所述电源管理模块与所述中央处理模块连接，用于对所述中央处理模块进行供电。可选地，所述电源管理模块通过与外部电源连接以实现对所述中央处理模块进行供电；或者，所述电源管理模块通过可充电电池连接以实现对所述中央处理模块进行供电。

进一步地，在本发明一实施例中，所述基于边缘计算进行多协议连接的网关还包括状态指示灯，所述状态指示灯设于所述外壳的外侧，所述状态指示灯与所述中央处理模块连接，用于显示所述中央处理模块的运行状态。可选地，所述指示灯可以包括用于指示所述中央处理模块是否处于通电状态的第一指示灯，用于指示所述中央处理模块是否处于正常工作状态的第二指示灯，用于指示所述中央处理模块连接的对应接口协议的第三指示灯。

请参照图2，图2是本发明一实施例提供的基于边缘计算进行多协议连接的网关的设计原理框图。从图2可知，边缘计算中心C程序是本实施例提供的基于边缘计算进行多协议连接的网关的核心算法中心；IOT中间件主要是为了方便二次接入边缘计算中心；系统API主要是提供系统的接口，方便做不同的二次开发应用；数据采集API即数据采集接口，主要是在网关接入设备后，提供采集的数据存储，从系统边缘技术中心调用；网络接入接口主要是为方便数据跟云端进行数据传递和对接通讯；系统参数和远程部署，主要是方便边缘计算中心，通过网络接入接口实现远程控制。

本发明提供的一种基于边缘计算进行多协议连接的网关，通过数据采集接口模块采集外部设备的数据，其中数据采集接口模块包括至少两种通讯协议的接口子模块，以实现多协议连接；通过中央处理模块基于边缘计算技术对外部设备的数据进行处理，并将处理后的外部设备的数据通过网络接口模块与云端服务器进行数据传递和对接通讯，从而在本地和网络边界实现自定义场景的计算，以满足不同的用户需求。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的基于边缘计算进行多协议连接的网关进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于边缘计算进行多协议连接的网关，其特征在于，包括外壳，所述外壳内部设有中央处理模块、数据采集接口模块和网络接口模块，所述中央处理模块分别与所述数据采集接口模块、所述网络接口模块连接；所述数据采集接口模块用于采集外部设备的数据，并将所述外部设备的数据传递给所述中央处理模块；所述中央处理模块用于基于边缘计算技术对所述外部设备的数据进行处理，并将处理后的外部设备的数据发送至所述网络接口模块；所述网络接口模块用于将所述处理后的外部设备的数据发送到云端服务器，并接收所述云端服务器发送的数据。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算进行多协议连接的网关，其特征在于，所述数据采集接口模块包括ZigBee子模块、WIFI子模块、Z-wave子模块、RF433子模块中至少两种；其中，所述ZigBee子模块用于与支持ZigBee协议的外部设备连接；所述WIFI子模块用于与支持WIFI协议的外部设备连接；所述Z-wave子模块用于与支持Z-wave协议的外部设备连接；所述RF433子模块用于与支持RF433协议的外部设备连接。

3.根据权利要求2所述的基于边缘计算进行多协议连接的网关，其特征在于，所述数据采集接口模块还包括RJ45子模块，所述外壳开设有所述RJ45子模块对应的RJ接口，所述RJ45子模块通过所述RJ接口与对应的外部设备有线连接。

4.根据权利要求3所述的基于边缘计算进行多协议连接的网关，其特征在于，还包括IOT中间件，所述IOT中间件设于所述外壳内，并与所述中央处理模块连接，所述IOT中间件用于对所述外部设备的数据进行初次处理后发送至所述中央处理模块。

5.根据权利要求4所述的基于边缘计算进行多协议连接的网关，其特征在于，还包括数据存储模块，所述数据存储模块设于所述外壳内，并与所述中央处理模块连接，所述数据存储模块用于存储所述处理后的外部设备的数据以及所述云端服务器发送的数据。

6.根据权利要求5所述的基于边缘计算进行多协议连接的网关，其特征在于，还包括系统参数模块，所述系统参数模块设于所述外壳内，并与所述中央处理模块连接，所述系统参数模块用于存储所述中央处理模块运行所需的系统参数与应用参数。

7.根据权利要求6所述的基于边缘计算进行多协议连接的网关，其特征在于，还包括系统接口模块，所述系统接口模块设于所述外壳内，并与所述中央处理模块连接；所述系统接口模块用于提供系统的接口。

8.根据权利要求1-7任一项所述的基于边缘计算进行多协议连接的网关，其特征在于，所述中央处理模块还用于提供交叉编译环境。

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