CN110995580A - 一种多功能物联网网关 - Google Patents

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刘振雷
赵恒�
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Abstract

本发明公开了一种多功能物联网网关，其扩展性好，兼具有线、无线的通讯方式；包括：微处理器，用于收发解析控制指令，并进行参数计算；移动通信单元，通过电信运营上提供的无线数据网络与云端服务器通讯连接，移动通信单元的信号端与微处理器的信号端通讯连接；有线网卡，用与通过有线方式接入互联网，然后通过电信网络接入云端服务器；有线网卡的信号端与微处理器的信号端通讯连接；隔离接口，用于通过有线方式将微处理器的信号端与有线传感器的输出端通讯连接；无线数据收发单元，用于和无线传感器无线通讯，无线数据收发单元的信号端与微处理器的信号端通讯连接。本发明同时兼容了有线传感器与无线传感器，适用面积广、安装部署简单。

Description

一种多功能物联网网关
技术领域
本发明涉及物联网网关，特别是涉及一种多功能物联网网关。
背景技术
农作物生长需要空气、水、温度、光和养分五个基本因素，缺一不可。传统的农业种植以经验为指导，很难做到准确可靠，自动化程度低，产量难以得到保证；
当前已有的农业环境监测系统主要采用通用型DTU数据传输设备加传感器实现，传感器数据一般采用RS485连接，DTU通过无线网络将此连接转接到电脑端或者云服务器。
现有技术的主要缺点：
一是所有的传感器都需要通过有线连接到DTU，但农作物种植环境一般面积较为广阔，需要埋设大量的电缆，不利于种植及采摘等操作；
二是DTU作为一种通用的数据传输设备，需要云端针对每种传感器配置不通的读写接口，对农业环境的适应性不好，稳定性较差，成本较高。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能物联网网关，其扩展性好，兼具有线、无线的通讯方式。
为实现上述目的，本发明提供了一种多功能物联网网关，包括：
微处理器，用于收发解析控制指令，并进行参数计算；
移动通信单元，通过电信运营上提供的无线数据网络与云端服务器通讯连接，移动通信单元的信号端与微处理器的信号端通讯连接；
有线网卡，用与通过有线方式接入互联网，然后通过电信网络接入云端服务器；有线网卡的信号端与微处理器的信号端通讯连接；
隔离接口，用于通过有线方式将微处理器的信号端与有线传感器的输出端通讯连接；
无线数据收发单元，用于和无线传感器无线通讯，无线数据收发单元的信号端与微处理器的信号端通讯连接。
作为本发明的优选技术方案，还包括存储器，用于临时存储数据，存储器的信号端与微处理器的信号端通讯连接，在微处理器接收到的数据未及时转发至云端服务器时，数据临时存放在存储器内。
作为本发明的优选技术方案，微处理器选用MCU微处理器；移动通信单元选用4GLTE无线单元；有线网卡选用以太网接口，4G LTE数据收发单元以及以太网接口择一选用且均通过运营商网络同云端服务器建立连接；隔离接口选用RS485接口。
作为本发明的优选技术方案，使用时，为农业生产中的环境参数分配唯一的ID，网关与云端服务器的数据交互以此唯一ID作为数据交换手段。
作为本发明的优选技术方案，使用时，网关主动的收集各传感器数据并将数据打包之后再上传到云端，不再需要云端不停的发起读取指令。
本发明的有益效果是：
1、本发明适用性强，可连接多种传感器设备；传感器数据本地采集及解析、统一格式上传服务器，可降低云端压力。本发明同时兼容了有线传感器与无线传感器，适用面积广、安装部署简单。
2、本发明集成了多通道Lora数据传输单元，可以以无线的方式连接到传感器设备。
3、本发明集成了LTE通讯单元，可以直接通过移动运营商的网络连接到云端服务器，物联网网关会主动的采集传感器数据并经过压缩后以统一的格式直接推送到云端，减小了云端维护不同传感器的压力。
4、本发明保留了RS485接口，可以通过此接口连接传统有线传感器及控制设备，网关可以主动控制及读写这些设备并完成协议转换，无需云端服务器再次对数据进行加工处理。
5、本发明集成了以太网接口，在具备有线网络的环境中可以作为备份网络存在，当LTE网络故障时可以主动切换到有线网络。
附图说明
图1是本发明的构成框图。
具体实施方式
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1，一种多功能物联网网关，包括：
MCU微处理器，用于收发解析控制指令，并进行参数计算；
4G LTE无线单元，用于通过4G网络进行无线通讯，4G LTE无线单元的信号端与MCU微处理器的信号端通讯连接；
以太网接口，用与通过有线方式接入互联网；以太网接口的信号端与MCU微处理器的信号端通讯连接；4G LTE数据收发单元以及以太网接口可以通过运营商网络同云端服务器建立连接。
隔离接口，用于通过有线方式将MCU微处理器的信号端与有线传感器的输出端通讯连接；本实施例的隔离接口选用RS485接口；RS485接口可以连接最多256个多种有线传感器设备，其扩展性极强，能够适用于大规模的有线传感器布置；
LORA数据收发单元，用于通过LORA协议进行无线通讯，LORA数据收发单元的信号端与MCU微处理器的信号端通讯连接；且LORA数据收发单元通过LORA协议与无线传感器无线通讯连接。Lora数据收发单元最多可连接128个无线传感器设备，扩展性也非常强，能够满足大规模的无线传感器布置。Lora无线通讯单元可以和半径5公里之内的无线传感器主动建立连接，定时接收传感器数据并进行解析。
使用时，为农业生产中的环境参数如温度、水分、光照等分配唯一的ID，网关与云端的数据交互以此唯一ID作为数据交换手段，避免了市面上一百种传感器有一百种不同读取方法的问题，云端服务器不再需要为每一种传感器进行单独开发，大大降低开发成本；另外网关主动的收集传感器数据并将数据打包之后再上传到云端，不再需要云端不停的发起读取指令；本实施例中网关可以设置为定时收集传感器数据。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多功能物联网网关，其特征在于，包括：
微处理器，用于收发解析控制指令，并进行参数计算；
移动通信单元，通过电信运营上提供的无线数据网络与云端服务器通讯连接，移动通信单元的信号端与微处理器的信号端通讯连接；
有线网卡，用与通过有线方式接入互联网，然后通过电信网络接入云端服务器；有线网卡的信号端与微处理器的信号端通讯连接；
隔离接口，用于通过有线方式将微处理器的信号端与有线传感器的输出端通讯连接；
无线数据收发单元，用于和无线传感器无线通讯，无线数据收发单元的信号端与微处理器的信号端通讯连接。
2.如权利要求1所述的一种多功能物联网网关，其特征在于，还包括存储器，用于临时存储数据，存储器的信号端与微处理器的信号端通讯连接，在微处理器接收到的数据未及时转发至云端服务器时，数据临时存放在存储器内。
3.如权利要求1所述的一种多功能物联网网关，其特征在于，微处理器选用MCU微处理器；移动通信单元选用4G LTE无线单元；有线网卡选用以太网接口，4G LTE数据收发单元以及以太网接口择一选用且均通过运营商网络同云端服务器建立连接；隔离接口选用RS485接口。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种多功能物联网网关，其特征在于，使用时，为农业生产中的环境参数分配唯一的ID，网关与云端服务器的数据交互以此唯一ID作为数据交换手段。
5.如权利要求1-3任一项所述的一种多功能物联网网关，其特征在于，使用时，网关主动的收集各传感器数据并将数据打包之后再上传到云端，不再需要云端不停的发起读取指令。
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