CN114222199A - 一种智能监测边缘计算网关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能监测边缘计算网关，包括：壳体、天线、PCB主板、电源模块、屏蔽盖以及倾角模块，所述壳体内设有空腔，所述天线、所述PCB主板、所述电源模块、所述屏蔽盖和所述倾角模块均设于所述空腔内，所述屏蔽盖位于所述天线和所述PCB主板之间，所述PCB主板与所述倾角模块、所述电源模块电连接。适用于复杂山区地质环境中地质灾害的监测及预警。
Description
技术领域
本发明涉及网关技术领域，尤其涉及一种智能监测边缘计算网关。
背景技术
关又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于局域网互连，也可以用于广域网互连。物联网及通讯技术、大数据存储技术的成熟让边缘计算网关平台的实现成为可能，现有技术主要是以云计算为核心，同时也将无线网络普及到千家万户。
但是面向山区地质灾害的监测，由于复杂山区卫星遮挡严重、多路径效应强的问题无法对复杂山区的地质变化进行有效的监测。因此，急需一种适用于复杂山区地质环境的监测边缘计算网关。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种智能监测边缘计算网关，主要用于解决复杂山区地质灾害的监测。
为实现上述目的，本发明提供一种智能监测边缘计算网关，包括：
壳体、天线、PCB主板、电源模块、屏蔽盖以及倾角模块，所述壳体内设有空腔，所述天线、所述PCB主板、所述电源模块、所述屏蔽盖和所述倾角模块均设于所述空腔内，所述屏蔽盖位于所述天线和所述PCB主板之间，所述PCB主板与所述倾角模块、所述电源模块电连接。
在本申请其中一个实施例中，
所述壳体包括：
上盖，所述上盖内侧开设有凹槽，所述凹槽内安装有防水组件。
在本申请其中一个实施例中，，所述天线与所述上盖固定连接。
在本申请其中一个实施例中，所述壳体还包括：
底板，所述底板上设置有数据接口、按键开关及电源接口。
在本申请其中一个实施例中，所述网关还包括：
监测模块，用于采集终端周边多个传感器上报的数据信息；
LORA自组网模块，用于收集所述监测模块采集到的数据信息，实现不同类型感知网络之间的协议转换，实现局域网互联生成LORA自组网；
边缘计算模块，用于根据监测模块采集到的数据信息，对LORA自组网周边传感器状态进行感知，实现多参数验证预警。
在本申请其中一个实施例中，所述边缘计算模块还包括：
预警子模块，用于基于预设预警模型根据终端的变形量和变形速率自动调整预警阈值。
在本申请其中一个实施例中，所述LORA自组网模块包括：
ZigBee子模块，用于实现多种不同数字设备相互间的无线组网。
在本申请其中一个实施例中，所述监测模块还包括：
GNSS子模块，用于接收卫星通信定位信号。
在本申请其中一个实施例中，所述监测模块还包括：
雨量计，用于监测预设区域内的降雨量；
裂缝计，用于进行地面位移监测。
在本申请其中一个实施例中，所述监测模块还包括：
土壤水分计，用于测量土壤中的含水率；
泥位计，用于测量沟谷中的泥水混合物表面位移。
本发明上述实施例中所提供的智能监测边缘计算网关具有以下有益效果：通过研究MEMS与GNSS多参数成果验证算法，实现监测异常数据过滤，提高预警预报准确率；研究各种通信技术，实现不同应用场景的弹性配置；研究无线自组网通信技术，实现无信号场景各传感器预警状态及监测成果数据汇聚；研究终端装配式技术，实现北斗三代短报文、自组网、雨量计、土壤含水率等即插即用；研究终端微型化和减震保护技术，实现终端抗振动及无人机投放。
附图说明
图1是本发明一种智能监测边缘计算网关的具体结构示意图；
图2为本发明一种智能监测边缘计算网关的具体结构示意图；
图3为本发明一种智能监测边缘计算网关的模块结构示意图。
附图标号说明：
11-上盖，12-防水组件，13-底板，131-数据接口，132-螺钉，133-LED灯板，134-LED灯板指示贴纸，135-底板按键开关，20-天线，30-PCB主板，40-电源，50-屏蔽盖，60-倾角模块。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出了一种智能监测边缘计算网关。
参照图1，在本发明其中一个实施例中，所述智能监测边缘计算网关包括：
壳体10、天线20、PCB主板30、电源模块40、屏蔽盖50以及倾角模块60，所述壳体10内设有空腔，所述天线20、所述PCB主板30、所述电源模块40、所述屏蔽盖50和所述倾角模块60均设于所述空腔内，所述屏蔽盖50位于所述天线20和所述PCB主板30之间，所述PCB主板30与所述倾角模块60、所述电源模块40电连接。
具体而言，在本实施例中，所述壳体1可以为金属件或塑胶件，壳体10主要起支撑作用，其上开设有多处螺纹孔、安装孔等安装位置，用于安装其他零部件。其中，壳体10内形成至少一个狭长的腔室。
在本实施例中，本发明所提供的一种智能监测边缘计算网关还包括天线20，所述天线20设置在所述壳体10形成的腔室内，并且所述天线20上开设有多处螺纹孔，以此所述天线20通过螺钉固定在所述壳体10上端。
在本实施例中，本发明所提供的一种智能监测边缘计算网关还包括PCB主板30，所述PCB主板30安装在所述壳体10所形成的腔室内，并且所述电源模块40优选固定在所述PCB主板30上。
此外，所述屏蔽盖50设置在所述天线20及所述PCB主板30之间，并且所述屏蔽盖50上开设有若干螺纹孔或其他零部件安装孔，所述屏蔽盖50与所述PCB主板30固定连接。
此外，所述PCB主板30上还集成有倾角模块60，以及电源模块50。
进一步地，基于上述实施例，本发明所提供的一种智能监测边缘计算网关还包括：
所述壳体10包括：上盖11，所述上盖11内侧开设有凹槽，所述凹槽内安装有防水组件12。
具体而言，在本实施例中，所述壳体10的上盖11内侧壁面上还周向开设有凹槽，所述凹槽内安装有防水组件12，其中所述防水组件12为防水胶圈。在保障所述上盖与壳体之间的气密性的同时，也保证了其防水性。
进一步地，所述天线20与所述上盖11固定连接。
具体地，所述天线20上开设有螺纹孔，所述上盖11上开设有与所述天线对应的螺纹孔，以此，通过螺钉连接所述天线20及壳体11。
进一步地，参照图2，基于上述实施例，在本发明一种智能监测边缘计算网关的其中一个实施例中，所述壳体10还包括：
底板13，所述底板13侧边安装有数据接口、按键开关及电源接口。
具体而言，在本实施例中，所述底板13优选用合金材料制成，并且所述智能监测边缘计算计算网关的底板13上开设有若干螺纹孔、安装孔以及安装槽以安装其余零部件，并在所述底板13上设置有LED灯板133，并设置有对应的灯板指示灯贴纸134以及底板13对应的按键开关135。并且所述底板13通过内嵌螺母131与上盖11固定连接。
进一步地，请参照图3，基于上述实施例，在本发明一种智能边缘计算网关所提供的其中一个实施例中，所述步骤网关还包括：
监测模块10，用于采集终端周边多个传感器上报的数据信息；
LORA自组网模块20，用于收集所述监测模块10采集到的数据信息，实现不同类型感知网络之间的协议转换，实现局域网互联生成LORA自组网；
边缘计算模块30，用于根据监测模块10采集到的数据信息，对LORA自组网周边传感器状态进行感知，实现多参数验证预警。
具体而言，在本实施例中，边缘计算指在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。由此，通过监测模块10监测复杂山区内的地质变化并上报其监测到的数据信息；LORA自组网模块用于手机监测模块10采集得到的数据信息，并实现不同类型感知网络之间的协议转换，实现局域网互联生成LORA自组网，所述边缘计算模块30，用于根据监测模块10采集得到的数据信息，对LORA自组网周边传感器状态进行感知，实现多参数验证预警。
在本实施例中，面向复杂山区地质灾害监测的缓慢位移特性，研究基于多时间尺度的定位数据虚拟静态滤波位移解算方法，依据准实时位移变化趋势和变形监测精度需求，实现多时间尺度自适应分段解算；针对复杂山区卫星遮挡严重、多路径效应强的问题，分析复杂山区位移序列中观测噪声和多路径效应的频率特性，研究基于动态坐标序列的虚拟静态滤波处理技术，设计基于坐标域变分模态分解和低通滤波相结合的轻量化滤波器，实现毫米级的虚拟静态位移解算；设计并研制适用于低功耗终端应用的轻量化软件模块。
进一步地，基于上述实施例，本发明所提供的智能监测边缘计算网关其中一个实施例中，所述边缘计算模块30还包括：
预警子模块301，用于基于预设预警模型根据终端的变形量和变形速率自动调整预警阈值。
具体而言，在本实施例中，所述预警子模块301基于去预设的预警模型根据终端所接收到的变形量和变形速率自动调整预警的阈值，即，针对环境的不同，或者终端参数的不同，适应性地调整预警阈值，以满足不同的应用场景的需求。
进一步地，基于上述实施例，本发明所提供的一种智能监测边缘计算网关所提供的其中一个实施例中，所述LORA自组网模块20包括：
ZigBee子模块201，用于实现多种不同数字设备相互间的无线组网。
具体而言，在本实施例中，家庭设备通过ZigBee智能控制组件与该智能监测网关网关建立网络连接；外部客户端输入相应的设置信息输送到该智能网关中WiFi模块被存储及进行相应的处理，该智能网关向外部客户端返回确认信息，确认已收到该信息；外部客户端输入相应的控制指令到该智能网关中WiFi模块被存储及进行相应的处理，该智能网关向客户端返回确认信息，该控制指令经串口输送至该智能网关中的该ZigBee智能控制组件进行存储管理，通过组建的家庭子网将该控制指令输送到监测设备；监测模块中的监测设备接收到指令后，返回确认信息至该智能网关的该ZigBee智能控制组件，该ZigBee智能控制组件为接到控制指令的监测设备进行注册及分配相应的设备标识ID，从而控制收到控制指令的监测设备，收到控制指令的监测设备做出相应动作后将返回确认信息并经由该智能网关输送至客户端，确认控制指令已收到并得到了执行。
进一步地，基于上述实施例，在本发明所提供的一种智能监测边缘计算网关的其中一个实施例中，所述监测模块30还包括：GNSS子模块301，雨量计302，裂缝计303，土壤水分计304以及泥位计305。
所述GNSS子模块301，用于接收卫星通信定位信号；所述雨量计302用于监测预设区域内的降雨量；所述裂缝计303用于进行地面位移监测；所述土壤水分计304用于测量土壤中的含水率；所述泥位计305用于测量沟谷中的泥水混合物表面位移。
具体而言，在本实施例中，基于地质灾害北斗/GNSS多传感器融合芯片模组，采用国产自主研发的华为鸿蒙(HarmonyOS)开源分布式操作系统，提出嵌入式软件模块化、高内聚、低耦合及分层设计方法，实现多应用算法、多传感器驱动实时融合的嵌入式架构；研究倾角加速度高精度解算、多时间尺度GNSS虚拟静态滤波位移解算方法，建立倾角、加速度、位移多参数校验及唤醒机制，突破预警模型与供电状态协同的北斗/GNSS多参数终端软硬件资源智能配置技术，保障极端工况北斗终端各组件按需低功耗协同正常工作。实现北斗三号短报文、自组网、雨量计、土壤含水率等即插即用；研究终端微型化和抗冲击保护技术，实现终端抗振动及无人机投放。
在本实施例中，通过研究MEMS与GNSS多参数成果验证算法，实现监测异常数据过滤，提高预警预报准确率；研究各种通信技术，实现不同应用场景的弹性配置；研究无线自组网通信技术，实现无信号场景各传感器预警状态及监测成果数据汇聚；研究终端装配式技术，实现北斗三号短报文、自组网、雨量计、土壤含水率等即插即用；研究终端微型化和抗冲击保护技术，实现终端抗振动及无人机投放。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种智能监测边缘计算网关，其特征在于，包括：
壳体、天线、PCB主板、电源模块、屏蔽盖以及倾角模块，所述壳体内设有空腔，所述天线、所述PCB主板、所述电源模块、所述屏蔽盖和所述倾角模块均设于所述空腔内，所述屏蔽盖位于所述天线和所述PCB主板之间，所述PCB主板与所述倾角模块、所述电源模块电连接。
2.根据权利要求1所述的智能监测边缘计算网关，其特征在于，所述壳体包括：
上盖，所述上盖内侧开设有凹槽，所述凹槽内安装有防水组件。
3.根据权利要求2所述的智能监测边缘计算网关，其特征在于，所述天线与所述上盖固定连接。
4.根据权利要求1所述的智能监测边缘计算网关，其特征在于，所述壳体还包括：
底板，所述底板上设置有数据接口、按键开关及电源接口。
5.根据权利要求1所述的智能监测边缘计算网关，其特征在于，所述网关还包括：
监测模块，用于采集终端周边多个传感器上报的数据信息；
LORA自组网模块，用于收集所述监测模块采集到的数据信息，实现不同类型感知网络之间的协议转换，实现局域网互联生成LORA自组网；
边缘计算模块，用于根据监测模块采集到的数据信息，对LORA自组网周边传感器状态进行感知，实现多参数验证预警。
6.根据权利要求5所述的智能监测边缘计算网关，其特征在于，所述边缘计算模块还包括：
预警子模块，用于基于预设预警模型根据终端的变形量和变形速率自动调整预警阈值。
7.根据权利要求5所述的智能监测边缘计算网关，其特征在于，所述LORA自组网模块包括：
ZigBee子模块，用于实现多种不同数字设备相互间的无线组网。
8.根据权利要求5所述的智能监测边缘计算网关，其特征在于，所述监测模块还包括：
GNSS子模块，用于接收卫星通信定位信号。
9.根据权利要求5所述的智能监测边缘计算网关，其特征在于，所述监测模块还包括：
雨量计，用于监测预设区域内的降雨量；
裂缝计，用于进行地面位移监测。
10.根据权利要求5所述的智能监测边缘计算网关，其特征在于，所述监测模块还包括：
土壤水分计，用于测量土壤中的含水率；
泥位计，用于测量沟谷中的泥水混合物表面位移。
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