CN111901232B - 一种智能物联网全业务接入网关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能物联网全业务接入网关设备，包括主控芯片、低功耗芯片、射频控制芯片、图像处理芯片、固定存储器、存储卡驱动芯片、内存、通讯芯片、报警模块、防雷模块、电源转换模块、备用电源、串口控制模块；本发明利用物联网技术将孤立、离散、单一的电力设备借助物联网有机地整合在一起，提高设备的可用性、降低维护成本、增加可扩展性。本发明实现了一机多能；结合本设备的管理平台实现对接入设备及自身进行全面远程网管，使设备状态可知、可管、可控；具体功能有：信息综合采集、无线/有线传输、防盗报警、远程网管、故障导航、APP管理、统计报表等。

Description

一种智能物联网全业务接入网关设备

技术领域

本发明涉及电力与物联网技术的交叉领域，特别是一种智能物联网全业务接入网关设备。

背景技术

在电力行业，需要使用大量的网关。由于这些网关启用的时间不同、地区不同、品牌不同、型号不同、功能不同，导致这些网关的兼容性弱，协同工作时易出现因兼容性而导致的故障。在进行维修排查时，由于网关的型号繁多，导致无法及时、快速地找到问题所在。尤其是在由这些不同型号网关组成的物联网中，存在蝴蝶效应，一块板卡的杂波或工作异常，导致其它地方的链式反应。进而导致每个网关仅能处理原始数据的传递——即采用老旧的控制箱点对点数据传输大量的处理工作转移至中心机房/终端进行集中处理，消耗了大量的资源、时间、能耗。且随着基建、用电设备、用电需求的几何形增长，数以万计的网关的布设、维护的难度也几何倍数地增加，人工排查故障的效率越来越低，故障风险与故障损失直线上升。

物联网技术（The Internet of Things，简称IOT），已经在产业系统、工业装备、公共领域广泛地研发与尝试，积累了大量的使用经验。物联网技术，是通过对各种传感设备、通信设备、定位设备、信息信息采集设备的综合利用，能够对目标客体的声音、光辐、温度等或物理、或化学、或物化结合进行综合监控并处理，监控的手法多，驱动的途径多，人机交互友善，标准性、一致性、升级性高。

如何利用物联网技术将孤立、离散、单一的电力设备借助物联网有机地整合在一起，提高设备的可用性、降低维护成本、增加可扩展性，这是电力设备发展的一个重要目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种智能物联网全业务接入网关设备，本发明利用物联网技术将孤立、离散、单一的电力设备借助物联网有机地整合在一起，提高设备的可用性、降低维护成本、增加可扩展性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种智能物联网全业务接入网关设备，包括主控芯片、低功耗芯片、射频控制芯片、图像处理芯片、固定存储器、存储卡驱动芯片、内存、通讯芯片、报警模块、防雷模块、电源转换模块、备用电源和串口控制模块；其中，

射频控制芯片、固定存储器、存储卡驱动芯片、内存、通讯芯片、电源转换模块、备用电源、串口控制模块分别与低功耗芯片相连接；

低功耗芯片、射频控制芯片、图像处理芯片、固定存储器、存储卡驱动芯片、内存、通讯芯片、报警模块、防雷模块、电源转换模块、备用电源、串口控制模块分别与主控芯片相连接；

电源转换模块经防雷模块与市电相连接，并取电；电源转换模块与备用电源相连接；其中，

日常使用时，低功耗芯片工作，而主控芯片处于休眠状态；除主控芯片外的、与低功耗芯片相连接的芯片/模块处于工作状态；

当发生如下之一的情况时，激活的主控芯片及与主控芯片相连接的所有芯片/模块一同工作：

1）低功耗芯片的实时运算能力超过其标称运算能力的80%以上，且持续时间超过预设时间；所述预设时间由人工设定；

2）人工操作本网关设备时；

3）达到人工设定的启动条件时。

作为本发明所述的一种智能物联网全业务接入网关设备进一步优化方案，射频控制芯片包括RFID读卡器和通讯模块，通过RFID读卡器获取监控区域的RFID芯片上的信息；在固定存储器内存储有与RFID芯片上的信息相对应的控制程序；通讯芯片，负责进行2G、3G和/或4G的通信。

作为本发明所述的一种智能物联网全业务接入网关设备进一步优化方案，当人工操作本设备时，图像处理芯片、随主控芯片的运行而激活。

作为本发明所述的一种智能物联网全业务接入网关设备进一步优化方案，主控芯片、低功耗芯片、射频控制芯片、图像处理芯片、通讯芯片的驱动程序均存储在固定存储器中；主控芯片、低功耗芯片接受到的数据及处理结果均周期性保存在固定存储器中，并周期性地备份在与存储卡驱动芯片相连的存储卡中；存储卡为32G以上的TF卡。

作为本发明所述的一种智能物联网全业务接入网关设备进一步优化方案，主控芯片、低功耗芯片的实时处理数据临时性地保存在内存中，所述内存不小于2G。

作为本发明所述的一种智能物联网全业务接入网关设备进一步优化方案，通讯芯片包括WiFi模块和以太网模块；主控芯片，在射频控制芯片检测到的RFID芯片信息与存储在固定存储器中的授权信息吻合时，通过通讯芯片分别提供无线或有线的方式建立本系统与外部设备的连接。

作为本发明所述的一种智能物联网全业务接入网关设备进一步优化方案，报警模块包含蜂鸣器和摄像头；当射频控制芯片检测到的RFID芯片信息与存储在固定存储器中的授权信息不吻合，且存储卡驱动芯片内存储卡被插拔或通讯芯片被连接时，报警模块内的蜂鸣器报警，且摄像头截取照片/视频后，经图像处理芯片压缩处理后，经通讯芯片对外发送，并存入固定存储器。

作为本发明所述的一种智能物联网全业务接入网关设备进一步优化方案，电源转换模块经防雷模块滤波后与市电网络连接；

电源转换模块向主控芯片、低功耗芯片、射频控制芯片、图像处理芯片、通讯芯片、报警模块、串口控制模块供电；电源转换模块向备用电源充电。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明利用物联网技术将孤立、离散、单一的电力设备借助物联网有机地整合在一起，提高设备的可用性、降低维护成本、增加可扩展性；

（2）本发明实现了一机多能；结合本设备的管理平台实现对接入设备及自身进行全面远程网管，使设备状态可知、可管、可控；具体功能有：信息综合采集、无线/有线传输、防盗报警、远程网管、故障导航、APP管理、统计报表等；

（3）本发明为智能物联网关，能偶将数据采集、数据处理、协议转换、数据传输、数据存储、数字功放、数字报警、串口控制、电源逆变、智能温控，防雷等诸多功能集成在一块电路板上，提供各类标准接口，实现了对各领域传感器、监测监控设备、控制设备的综合接入和控制能力。

附图说明

图1是本发明的一种结构框图。

图2是RFID信息比对与相应处理方式流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

参见图1，一种智能物联网全业务接入网关设备，由主控芯片1、低功耗芯片2、射频控制芯片3、定位芯片4、图像处理芯片5、固定存储器6、存储卡驱动芯片7、内存8、通讯芯片9、人机交互模块10、报警模块11、防雷模块12、电源转换模块13、备用电源14、串口控制模块15组成。低功耗指平均功耗低于10uA（微安）。

其中，

射频控制芯片3、定位芯片4、固定存储器6、内存8、通讯芯片9、电源转换模块13、备用电源14与低功耗芯片2相连接。

低功耗芯片2、射频控制芯片3、定位芯片4、图像处理芯片5、固定存储器6、存储卡驱动芯片7、内存8、通讯芯片9、人机交互模块10、报警模块11、防雷模块12、电源转换模块13、备用电源14、串口控制模块15与主控芯片1相连接。

电源转换模块13经防雷模块12与市电相连接，并取电。

日常使用时，低功耗芯片2工作，而主控芯片1处于休眠状态。除主控芯片1外的、与低功耗芯片2相连接的芯片/模块处于工作状态。

当发生如下之一的情况时，激活的主控芯片1及与主控芯片1相连接的所有芯片/模块一同工作：

1）低功耗芯片2的实时运算能力超过其标称运算能力的80%以上，且持续时间超过预设时间；所述预设时间由人工设定；

2）人工操作本网关设备时；

3）达到人工设定的启动条件时。

主控芯片：实现设备控制、计算等功能；

低功耗芯片：实现设备的低功耗状态控制

射频控制芯片：无线通信调制解调芯片；

图像处理芯片：对摄像头传输的视频、图片等信息，进行压缩等处理；

固定存储器、存储卡驱动芯片、内存：设备存储器件；

通讯芯片：包括以太网、串口等接口驱动、控制芯片；

报警模块：报警信息处理模块；

防雷模块、电源转换模块、备用电源：电源转换模块实现外接交流高电压供电到设备使用的直流低电压转换；备用电源是指在外接电源失电情况下的，设备电池或超级电容等备用电源，防雷模块是对电源的保护模块；

串口控制模块：指对设备外接的RS232、USB、485总线等串口控制模块。

进一步说，射频控制芯片3包括RFID读卡器和通讯模块，通过RFID读卡器获取监控区域的RFID芯片上的信息。在固定存储器6内存储有与RFID芯片上的信息相对应的控制程序。通讯模块，负责进行2G、3G和/或4G的通信。

进一步说，定位芯片4包含GPS定位模块和北斗定位模块。默认使用GPS定位模块。

进一步说，当人工操作本设备时，图像处理芯片5、人机交互模块10随主控芯片1的运行而激活。

进一步说，主控芯片1、低功耗芯片2、射频控制芯片3、定位芯片4、图像处理芯片5、通讯芯片9的驱动程序均存储在固定存储器6中。主控芯片1、低功耗芯片2接受到的数据及处理结果均周期性保存在固定存储器6中，并周期性地备份在与存储卡驱动芯片7相连的存储卡中。所述存储卡为32G以上的TF卡。

进一步说，主控芯片1、低功耗芯片2的实时处理数据临时性地保存在内存8中，所述内存8不小于2G。

进一步说，通讯芯片9包括WiFi模块和以太网模块。在射频控制芯片3检测到的RFID芯片信息与存储在固定存储器6中的授权信息吻合时，通过通讯芯片9分别提供无线或有线的方式建立本系统与外部设备的连接。

此外，通讯芯片9负责本设备与外部的有线或/和无线的通讯。

参见图2，进一步说，报警模块11包含蜂鸣器和摄像头。当射频控制芯片3检测到的RFID芯片信息与存储在固定存储器6中的授权信息不吻合，且存储卡驱动芯片7内存储卡被插拔或通讯芯片9被连接时，报警模块11内的蜂鸣器报警，且摄像头截取照片/视频后，经图像处理芯片5压缩处理后，经通讯芯片9对外发送，并存入固定存储器6。

参见图2，进一步说，串口控制模块15包括USB接口和RS232接口。当射频控制芯片3检测到的RFID芯片信息与存储在固定存储器6中的授权信息相吻合时，串口控制模块15可连接并工作。反之，串口控制模块15不可用，且报警模块11内的蜂鸣器报警，报警模块11内的摄像头截取照片/视频后，经图像处理芯片5压缩处理后，经通讯芯片9对外发送，同时存入固定存储器6。

进一步说，电源转换模块13经防雷模块12滤波后与市电网络连接。电源转换模块13向主控芯片1、低功耗芯片2、射频控制芯片3、定位芯片4、图像处理芯片5、通讯芯片9、人机交互模块10、报警模块11、串口控制模块15供电。固定存储器6、存储卡驱动芯片7、内存8自低功耗芯片2处取电。电源转换模块13向备用电源14充电。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种智能物联网全业务接入网关设备，其特征在于，包括主控芯片、低功耗芯片、射频控制芯片、图像处理芯片、固定存储器、存储卡驱动芯片、内存、通讯芯片、报警模块、防雷模块、电源转换模块、备用电源和串口控制模块；其中，

射频控制芯片、固定存储器、存储卡驱动芯片、内存、通讯芯片、电源转换模块、备用电源、串口控制模块分别与低功耗芯片相连接；

低功耗芯片、射频控制芯片、图像处理芯片、固定存储器、存储卡驱动芯片、内存、通讯芯片、报警模块、防雷模块、电源转换模块、备用电源、串口控制模块分别与主控芯片相连接；

电源转换模块经防雷模块与市电相连接，并取电；电源转换模块与备用电源相连接；其中，

日常使用时，低功耗芯片工作，而主控芯片处于休眠状态；除主控芯片外的、与低功耗芯片相连接的芯片/模块处于工作状态；

当发生如下之一的情况时，激活的主控芯片及与主控芯片相连接的所有芯片/模块一同工作：

1）低功耗芯片的实时运算能力超过其标称运算能力的80%以上，且持续时间超过预设时间；所述预设时间由人工设定；

2）人工操作本网关设备时；

3）达到人工设定的启动条件时；

射频控制芯片包括RFID读卡器和通讯模块，通过RFID读卡器获取监控区域的RFID芯片上的信息；在固定存储器内存储有与RFID芯片上的信息相对应的控制程序；通讯芯片，负责进行2G、3G和/或4G的通信；

通讯芯片包括WiFi模块和以太网模块；主控芯片，在射频控制芯片检测到的RFID芯片信息与存储在固定存储器中的授权信息吻合时，通过通讯芯片分别提供无线或有线的方式建立本系统与外部设备的连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能物联网全业务接入网关设备，其特征在于，当人工操作本设备时，图像处理芯片、随主控芯片的运行而激活。

3.根据权利要求1所述的一种智能物联网全业务接入网关设备，其特征在于，主控芯片、低功耗芯片、射频控制芯片、图像处理芯片、通讯芯片的驱动程序均存储在固定存储器中；主控芯片、低功耗芯片接受到的数据及处理结果均周期性保存在固定存储器中，并周期性地备份在与存储卡驱动芯片相连的存储卡中；存储卡为32G以上的TF卡。

4.根据权利要求1所述的一种智能物联网全业务接入网关设备，其特征在于，主控芯片、低功耗芯片的实时处理数据临时性地保存在内存中，所述内存不小于2G。

5.根据权利要求1所述的一种智能物联网全业务接入网关设备，其特征在于，报警模块包含蜂鸣器和摄像头；当射频控制芯片检测到的RFID芯片信息与存储在固定存储器中的授权信息不吻合，且存储卡驱动芯片内存储卡被插拔或通讯芯片被连接时，报警模块内的蜂鸣器报警，且摄像头截取照片/视频后，经图像处理芯片压缩处理后，经通讯芯片对外发送，并存入固定存储器。

6.根据权利要求1所述的一种智能物联网全业务接入网关设备，其特征在于，电源转换模块经防雷模块滤波后与市电网络连接；

电源转换模块向主控芯片、低功耗芯片、射频控制芯片、图像处理芯片、通讯芯片、报警模块、串口控制模块供电；电源转换模块向备用电源充电。

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