CN115802193B - 一种信息处理一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信息处理一体机，包括：壳体、边缘网关模块、IoT设备扩展模块、电源管理模块，所述壳体具有三层结构，其中，上侧两层结构为抽屉支架，且第一层抽屉支架集成安装有边缘网关模块，第二层抽屉支架集成安装有IoT设备扩展模块，且第一层抽屉支架和第二层抽屉支架均可以抽拉进出，且底层的壳体内集成安装有电源管理模块；本发明通过将边缘网关模块、电源管理模块集成于一体化，实现了一种移动式、模块化的信息处理控制一体机，且本发明的壳体分为三层结构，且上侧两层结构为抽屉支架，可以直接抽拉进出，极大提升了系统维护的便捷性和灵活性。

Description

一种信息处理一体机

技术领域

本发明涉及一种信息处理技术领域，具体为一种信息处理一体机。

背景技术

随着电子商务和网购等新型经济形态的快速普及和发展，商品流通趋于多品种、小批量，企业面临着拣货配送业务的实际压力，例如：拣货量增加、分拣需求增多、配货响应时间长等，配送服务质量待提升；

所以市场上出现了许多信息处理系统，例如，申请号为：CN202211147093.1，发明名称为一种边缘计算控制系统的发明专利，通过设有数据存储库，用于基于预设方式对原始数据进行存储；通过设有特征识别模块，对所述原始数据进行特征识别，得到特征数据；通过设有数据分析模块，对所述特征数据进行分析，生成对应的处理策略；通过设有数据处理模块，用于按照所述处理策略对所述特征数据进行处理，以得到处理后的特征数据；该专利整体的提高了边缘计算系统的灵活性、高效性以及准确性；

再例如，申请号为：CN202211087398.8，发明名称为一种基于边缘计算的物联网数据接入及处理系统及方法的发明专利，通过服务器向边缘计算基站下发配置文件实现对边缘计算基站资源的配置，同时还能够根据操作终端的配置文件修改指令生成新的配置文件，对边缘计算基站的资源实现重新配置，确保了边缘计算基站资源最大化的利用，也无需由工作人员跑现场进行设备更新，降低系统运行成本；

基于上述分析，目前信息处理系统存在如下两方面问题：

一方面，目前的信息处理系统过于依赖于固定的供电线路，在户外作业时，无法实现移动长久的供电，导致整个系统无法工作；

另一方面，目前的信息处理系统功能过于固定化和单一化，且无法适应于多个应用场所，且系统没有固定的配套设备，需要额外的提供接口模块，再通过接口模块连接到应用设备，导致线路变得复杂，工作人员使用起来不方便，工作效率降低。

现有技术已经不能满足现阶段人们的需求，基于现状，急需对现有技术进行改革。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信息处理一体机，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案一种信息处理一体机，包括壳体、边缘网关模块、IoT设备扩展模块、电源管理模块；

所述壳体具有三层结构，其中，上侧两层结构为抽屉支架，第一层抽屉支架上集成安装有边缘网关模块，第二层抽屉支架上集成安装有IoT设备扩展模块，底层壳体内集成安装有电源管理模块，第一层抽屉支架和第二层抽屉支架均可以抽拉进出，用于根据实际需求进行拆卸、配置新模块、维修和保养；

所述边缘网关模块包括：设备服务单元、核心服务单元、支撑服务单元和应用服务单元；

作为本发明的可选项，所述设备服务单元包括MODBUS、REST、ZIGBEE、MQTT、OPC-UA等数据传输协议，且所述设备服务单元通过所述数据传输协议与外接服务设备通信，且所述设备服务单元通过消息总线耦接核心服务单元和应用服务单元，所述设备服务单元通过数据传输协议收集服务设备提供的数据信息，并将所述数据信息通过消息总线传输给核心服务单元和应用服务单元；

作为本发明的可选项，消息总线采用发布与订阅的模式，对于设备服务单元传输的数据对象，核心服务单元中的数据持久化单元以及应用服务单元都可以是订阅者。

所述核心服务单元包括：数据持久化单元、设备命令单元、元数据单元、服务注册与配置单元；

当作为本发明的可选项，由于服务设备的边缘节点与云端不能确保总是一直连接的，在断开连接的操作期间，必须保存服务设备传输的数据，以便在边缘节点连接恢复时可以随时传输。

作为本发明的可选项，所述设备命令单元用于接收来自支撑服务单元中的规则引擎单元的指派，确定完成动作需要调用的设备对应的设备命令，并把命令发送到设备服务单元与服务设备相对应的数据传输协议。

所述支撑服务单元包括：规则引擎单元、调度单元和告警通知单元；

作为本发明的可选项，所述规则引擎单元用于为应用服务单元提供调用规则引擎服务，应用服务单元通过调用规则引擎给核心服务单元的设备命令单元发送指定命令；

作为本发明的可选项，所述应用服务单元设有一应用单元，所述应用服务单元在接收到事件数据之后，应用单元根据需求转换数据，并将数据推送到云端；

作为本发明的可选项，所述应用服务单元内还设有一边缘分析单元，所述边缘分析单元对服务设备传输的数据信息进行边缘分析，及时根据对数据的边缘分析情况触发边缘设备动作；

所述IoT设备扩展模块设有多个外设扩展接口，包括：HDMI显示接口，VGA显示接口，千兆以太网通信接口，双频WIFI无线通信接口，蓝牙通信接口，USB通信接口，所述HDMI显示接口和VGA显示接口连接显示屏可以实现双屏显示；千兆以太网通信接口用于与云端以太网数据通讯，或者与服务设备进行高速的数据交换以及命令传输；所述蓝牙通信接口用于蓝牙连接蓝牙指环等服务设备，USB通信接口用于连接扫描仪等服务设备。

所述标签通信控制模块包括：标签控制器、百兆以太网接口和四路二线制标签通信供电接口；

作为本发明的可选项，一体机还包括标签通信控制模块，且所述标签通信控制模块包括：标签控制器、百兆以太网接口和四路二线制标签通信供电接口百兆以太网接口连接IoT设备扩展模块的千兆以太网通信接口，接收来自边缘网关模块的业务信息；

作为本发明的可选项，一体机还包括第二个边缘网关模块，在应用于零售门店时，一个边缘网关模块用于提供POS收银功能，另一个边缘网关模块用于管理后勤部门。

作为本发明的可选项，所述四路二线制标签通信供电接口采用通信供电同步协议，每一路接口最多可以并联连接30个专用的电子标签，可以有效减少布线成本，同时提高标签控制和通信的稳定性。

所述电源管理模块支持两种电源输入方式，其中一种电源输入方式为交流电源输入，支持标准的220V市电输入，另一种电源输入方式为通过2路锂电池供电输入电路直流电源输入，每路均支持48V。

作为本发明的可选项，所述电源管理模块设有220交流输入转12V直流输出电路和220交流输入转24V直流输出电路。

作为本发明的可选项，所述电源管理模块设有锂电池供电输入转换电路，锂电池组的48V电源输入通过锂电池供电输入转换电路的DCDC的电压转换后，分别转换为直流12V、直流24V输出。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明通过将边缘网关模块、IoT设备扩展模块、电源管理模块集成于一体化，实现了一种移动式、模块化的信息处理控制一体机，且本发明的壳体分为三层结构，且上侧两层结构为抽屉支架，可以直接抽拉进出，极大提升了系统维护的便捷性和灵活性。

本发明在壳体上设有多个外设扩展接口，包括：HDMI显示接口，VGA显示接口，千兆以太网通信接口，双频WIFI无线通信接口，蓝牙通信接口，USB通信接口，几乎覆盖了所有的常用接口，在无需额外提供接口模块的条件下，能够应用于不同的应用场所，大幅提升工作效率和服务能力；

本发明的电源管理模块一方面支持标准的220V市电输入，另一方面支持通过2路锂电池供电输入电路直流电源输入，既可以在室内作业，又可以在无电源供电的室外作业，2路锂电池可为整个系统提供长时间稳定供电，且电源管理模块设有多路12V和24V的直流输出，能够为外接设备直接供电。

附图说明

图1为本发明壳体中的第一层抽屉支架抽拉出来的结构示意图；

图2为本发明壳体中的第二层抽屉支架抽拉出来的结构示意图；

图3为本发明壳体底层结构示意图；

图4为本发明壳体的前面板的外设扩展接口结构示意图；

图5为本发明壳体的后面板的外设扩展接口结构示意图；

图6为本发明边缘网关模块工作流程示意图。

图7为本发明外设扩展接口连接服务设备的示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的领域普通技术人员在没有做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。

本发明提供如下技术方案一种信息处理一体机，包括:壳体、边缘网关模块、IoT设备扩展模块、电源管理模块；

参考图1、图2和图3，所述壳体具有三层结构，其中，上侧两层结构为抽屉支架，第一层抽屉支架上集成安装有边缘网关模块，第二层抽屉支架上集成安装有IoT设备扩展模块，底层壳体内集成安装有电源管理模块，第一层抽屉支架和第二层抽屉支架均可以抽拉进出，用于根据实际需求进行拆卸、配置新模块、维修和保养。

参考图6，所述边缘网关模块包括：设备服务单元、核心服务单元、支撑服务单元和应用服务单元；

所述设备服务单元包括MODBUS、REST、ZIGBEE、MQTT、OPC-UA等数据传输协议，且所述设备服务单元通过所述数据传输协议与外接服务设备（例如扫描指环、标签扫描仪等）通信，且所述设备服务单元通过消息总线耦接核心服务单元和应用服务单元，所述设备服务单元通过数据传输协议收集服务设备提供的数据信息，并将所述数据信息通过消息总线传输给核心服务单元和应用服务单元；

作为本发明的一种可选实施方式，在本实施例中，消息总线采用发布与订阅的模式，对于设备服务单元传输的数据对象，核心服务单元中的数据持久化单元以及应用服务单元都可以是订阅者；

所述核心服务单元的数据持久化单元可以被配置为设备服务单元消息订阅者，对接收的来自设备服务单元的数据对象进行数据持久化处理；所述应用服务单元可以被配置为设备服务单元消息订阅者，接收到来自设备服务单元的数据对象并进行处理与转发到云端。

作为本发明的一种可选实施方式，在本实施例中，一个支持Modbus协议的服务设备收集服务设备的数据信息后，设备服务单元通过Modbus协议与该服务设备进行通信，从而获得服务设备的数据信息，设备服务单元将该数据信息转换为事件对象，然后将事件对象放到消息总线上，将数据信息通过消息总线传输给核心服务单元和应用服务单元。

所述核心服务单元包括：数据持久化单元、设备命令单元、元数据单元、服务注册与配置单元；

在本实施例中，当核心服务单元接收到设备服务单元发送的数据，将数据保存在本地数据库中，且通过数据持久化单元对数据持久化处理，作为本发明的一种可选实施方式， 由于服务设备的边缘节点与云端不能确保总是一直连接的，在断开连接的操作期间，必须保存服务设备传输的数据，以便在边缘节点连接恢复时可以随时传输；且在某些情况下，服务设备传输的数据的分析需要回顾历史数据，总结数据趋势并根据历史数据做出正确的决定，所以通过数据持久化单元对数据持久化处理是必要的的。

作为本发明的一种可选实施方式，在实施例中，所述元数据单元作为边缘网关模块的元数据存储库，用于存储和管理设备命令单元传输的数据对象；所述服务注册与配置单元为应用服务单元提供配置信息。

作为本发明的一种可选实施方式，在实施例中，所述设备命令单元用于接收来自支撑服务单元中的规则引擎单元的指派，确定完成动作需要调用的设备对应的设备命令，并把命令发送到设备服务单元与服务设备相对应的数据传输协议。

作为本发明的一种可选实施方式，设备命令单元允许开发人员在驱动之前放置额外的安全措施或检查。

所述支撑服务单元包括：规则引擎单元、调度单元和告警通知单元；

所述规则引擎单元用于为应用服务单元提供调用规则引擎服务，应用服务单元通过调用规则引擎给核心服务单元的设备命令单元发送指定命令；所述调度单元作为边缘网关模块的定时器，用于配置在指定的时间为应用服务单元提供调用服务；所述告警通知单元提供一个机制向云端发送警报或消息通知。

所述应用服务单元设有一应用单元，所述应用服务单元在接收到事件数据之后，应用单元根据需求转换数据，并将数据推送到云端；所述应用服务单元内还设有一边缘分析单元，所述边缘分析单元对服务设备传输的数据信息进行边缘分析，及时根据对数据的边缘分析情况触发边缘设备动作；所述边缘分析单元在对数据信息边缘分析后，通过应用服务单元调用支撑服务单元的规则引擎单元的规则引擎，规则引擎根据从应用服务单元接收到的数据信息的参数值和已经编排的规则判断，如果需要某个服务设备进行动作响应，则所述规则引擎单元调用核心服务单元的设备命令单元触发指定服务设备的动作。

作为本发明的一种可选实施方式，在本实施例中，所述核心服务单元的设备命令单元接收到来自规则引擎单元的指派后，确定完成动作需要调用的服务设备已经对应的设备命令，并把命令发送到设备服务单元，设备服务单元对应的数据传输协议接收驱动请求，将命令转换为特定于数据传输协议的请求，并将请求转发到对应的服务设备。

作为本发明的一种可选实施方式，在本实施例中，设备服务单元的MODBUS数据传输协议接收到核心服务单元中的设备命令单元发送的命令后，将命令通过MODBUS数据传输协议发给指定的服务设备进行控制。

参考图4和图5，所述IoT设备扩展模块设有多个外设扩展接口，包括：HDMI显示接口，VGA显示接口，千兆以太网通信接口，双频WIFI无线通信接口，蓝牙通信接口，USB通信接口；

参考图7，作为本发明的一种可选实施方式，在本实施例中，所述HDMI显示接口和VGA显示接口连接显示屏可以实现双屏显示；千兆以太网通信接口用于与云端以太网数据通讯，或者与服务设备进行高速的数据交换以及命令传输；所述蓝牙通信接口用于蓝牙连接蓝牙指环等服务设备，USB通信接口用于连接扫描仪等服务设备。

作为本发明的一种可选实施方式，一体机还包括标签通信控制模块，且所述标签通信控制模块包括：标签控制器、百兆以太网接口和四路二线制标签通信供电接口百兆以太网接口连接IoT设备扩展模块的千兆以太网通信接口，接收来自边缘网关模块的业务信息；所述四路二线制标签通信供电接口采用通信供电同步协议，作为本发明的一种可选实施方式，在本实施例中，每一路接口最多可以并联连接30个专用的电子标签，可以有效减少布线成本，同时提高标签控制和通信的稳定性。

作为本发明的一种可选实施方式，一体机还包括第二个边缘网关模块，在应用于零售门店时，一个边缘网关模块用于提供POS收银功能，另一个边缘网关模块用于管理后勤部门。

所述电源管理模块支持两种电源输入方式，其中一种电源输入方式为交流电源输入，支持标准的220V市电输入，另一种电源输入方式为通过2路锂电池供电输入电路直流电源输入，每路均支持48V。

作为本发明的一种可选实施方式，在本实施例中，所述电源管理模块设有220交流输入转12V直流输出电路和220交流输入转24V直流输出电路，采用交流电源输入的方式时，外部输入220V交流电通过220交流输入转12V直流输出电路和220交流输入转24V直流输出电路对外部输入220V交流电整流、降压、AC转DC的功能电路后，分别转换为直流12V和直流24V输出，直流12V和直流24V输出在不同应用场景时，可以为外部设备供电。

作为本发明的一种可选实施方式，所述电源管理模块还可以配置多个直流输出的路数以灵活适配不同应用场景的需求。

作为本发明的一种可选实施方式，所述电源管理模块设有锂电池供电输入转换电路，采用直流电源输入的方式时，锂电池组的48V电源输入通过锂电池供电输入转换电路的DCDC的电压转换后，分别转换为直流12V、直流24V输出，所述锂电池供电输入转换电路共有2路，采用2组锂电池供电，且设有2路锂电池开关按钮，工作时使用哪一路锂电池输入，手动切换选择哪一路锂电池供电，使得在没有市电输入的移动场景下也可以使用，锂电池转换出直流12V输出，给边缘网关模块、IoT设备扩展模块和标签通信控制模块供电，可支持长达16H以上的供电能力，方便系统长时间稳定作业。

作为本发明的一种可选实施方式，所述电源管理模块还设有2个锂电池接口，支持2路直流锂电池电源输入连接，实现了系统移动环境下工作时供电能力的灵活配置，可以根据需要外接任意1组锂电池或者2组锂电池同时接入。

作为本发明的一种可选实施方式，所述电源管理模块还设有220V旁路输出电路，当多个本发明的一体机近距离工作时，220V旁路输出通过串连连接的形式，同时为多个一体机供电。

作为本发明的一种可选实施方式，本发明可以将一体机应用于拣货小车，实现货物分拣工作；首先，扫描指环、标签扫描仪等外设服务设备扫描货物上标签的数据信息，并通过与服务设备相匹配的数据传输协议将货物的数据信息传输到消息总线，该数据信息通过消息总线传输到核心服务单元，核心服务单元将数据信息进行数据持久化处理等步骤处理后，传输到应用服务单元，应用服务单元接收到来自设备服务单元的数据对象并进行边缘分析等处理，并且将转发到云端或通过IoT设备扩展模块将数据传输至上位机；上位机收到数据信息后经过计算处理得到最合适的货物分配结果并生成订单信息，并下发订单分配指令，通过应用服务单元调用支撑服务单元的规则引擎单元的规则引擎，且规则引擎根据从应用服务单元接收到的订单分配指令后，通过核心服务单元的设备命令单元向对应的服务设备进行动作响应，设备命令单元接收到来自规则引擎单元的订单分配指令指派后，把命令发送到设备服务单元，设备服务单元对应的数据传输协议接收驱动请求，将命令转换为特定于数据传输协议的请求，并将请求通过以太网给标签通信控制模块发出指令，标签控制器在接受到指令后通过显示屏显示物品应放置的位置和数量信息；操作人员据此信息把物品进行快速的分拣；在分拣过程中操作人员会不断的移动位置，整个系统都不会中断因此通过2组锂电池持久的供电，可以实现在移动过程中的信息处理，本发明应用于拣货小车，极大的降低拣货成本，提升了拣货效率，减少拣货失误率。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种信息处理一体机，包括：壳体、边缘网关模块、IoT设备扩展模块、电源管理模块，其特征在于：

所述壳体具有三层结构，其中，上侧两层结构为抽屉支架，且第一层抽屉支架集成安装有边缘网关模块，第二层抽屉支架集成安装有IoT设备扩展模块，且第一层抽屉支架和第二层抽屉支架均可以抽拉进出，且底层的壳体内集成安装有电源管理模块；

所述边缘网关模块包括：设备服务单元、核心服务单元、支撑服务单元和应用服务单元；

所述设备服务单元包括多种数据传输协议，且所述设备服务单元通过所述数据传输协议与服务设备通信；

所述设备服务单元通过消息总线耦接核心服务单元和应用服务单元，且所述设备服务单元通过数据传输协议收集服务设备提供的数据信息，并将所述数据信息通过消息总线传输给核心服务单元和应用服务单元；

所述支撑服务单元设有规则引擎单元，所述规则引擎单元为应用服务单元提供调用规则引擎服务，且所述应用服务单元通过调用规则引擎给核心服务单元的设备命令单元发送指定命令；

所述IoT设备扩展模块设有多个外设扩展接口，包括：HDMI显示接口、VGA显示接口、千兆以太网通信接口、双频WIFI无线通信接口、蓝牙通信接口、RS485/232接口和USB通信接口；

所述电源管理模块包括两种电源输入方式，其中，一种电源输入方式为交流电源输入，支持标准的220V市电输入，另一种电源输入方式为通过2路锂电池供电输入电路直流电源输入。

2.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述设备服务单元包括MODBUS、REST、ZIGBEE、MQTT、OPC-UA数据传输协议。

3.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述核心服务单元包括：数据持久化单元、设备命令单元、元数据单元和服务注册与配置单元；

所述核心服务单元接收设备服务单元发送的数据，并通过数据持久化单元对数据持久化处理；

所述设备命令单元接收来自支撑服务单元中的规则引擎单元的指派，确定需要调用的服务设备的设备命令，并把命令发送到设备服务单元与服务设备相对应的数据传输协议；

所述元数据单元作为边缘网关模块的元数据存储库，用于存储和管理设备命令单元传输的数据对象；

所述服务注册与配置单元为应用服务单元提供配置信息。

4.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述支撑服务单元还包括：调度单元和告警通知单元；

所述调度单元作为边缘网关模块的定时器，用于配置在指定的时间为应用服务单元提供调用服务；

所述告警通知单元提供一个机制向云端发送警报或消息通知。

5.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述应用服务单元设有一应用单元，所述应用服务单元在接收到消息总线发送的数据后，通过应用单元将数据转换后推送到云端；

所述应用服务单元内还设有一边缘分析单元，所述边缘分析单元对服务设备提供的数据信息边缘分析，根据对数据的边缘分析情况触发服务设备动作。

6.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述消息总线具有发布与订阅的模式，对于设备服务单元传输的数据对象，所述核心服务单元以及所述应用服务单元都可以是订阅者；且，

所述核心服务单元可以被配置为设备服务单元消息订阅者，对接收的来自设备服务单元的数据对象进行数据持久化处理；

所述应用服务单元可以被配置为设备服务单元消息订阅者，对接收的来自设备服务单元的数据对象进行处理并转发到云端。

7.根据权利要求3所述的信息处理一体机，其特征在于：所述数据持久化单元通过对数据持久化处理，保存服务设备传输的数据，使得服务设备的边缘节点与云端在恢复连接后随时传输数据。

8.根据权利要求5所述的信息处理一体机，其特征在于：所述边缘分析单元在对数据信息边缘分析后，通过应用服务单元调用规则引擎单元的规则引擎，且规则引擎根据从应用服务单元接收到的数据信息的参数值和已经编排的规则作出判断。

9.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述HDMI显示接口和VGA显示接口分别连接一个显示屏，实现双屏显示；

所述千兆以太网通信接口用于与云端以太网数据通讯，或者与服务设备进行数据交换以及命令传输。

10.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述电源管理模块配置多个直流输出电路，且所述直流输出电路包括：220交流输入转12V直流输出电路和220交流输入转24V直流输出电路；且，

所述220交流输入转12V直流输出电路和220交流输入转24V直流输出电路均由整流电路、降压电路和AC转DC电路组成。

11.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述电源管理模块还设有锂电池供电输入转换电路，且所述锂电池供电输入转换电路设有2组锂电池组48V电源输入，通过DCDC对48V电源电压分别转换为直流12V、直流24V输出。

12.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述电源管理模块还设有220V旁路输出电路，所述220V旁路输出电路通过串连连接的形式，同时为多个一体机供电。

13.根据权利要求1所述的信息处理一体机，其特征在于：所述信息处理一体机还包括一标签通信控制模块，且所述标签通信控制模块包括：标签控制器、百兆以太网接口和四路二线制标签通信供电接口，且所述百兆以太网接口连接IoT设备扩展模块的千兆以太网通信接口，接收来自边缘网关模块的数据信息。

14.根据权利要求13所述的信息处理一体机，其特征在于：所述四路二线制标签通信供电接口采用通信供电同步协议，且每一路接口最多能够并联连接30个电子标签。

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