CN205722357U - 一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，其包括处理模块、显示模块、外设、一个抄表网络接口模块和多个不同类型的传感网络集中器，处理模块的信号输出端与显示模块的信号输入端连接，处理模块与外设相互通信，抄表网络接口模块与处理模块相互通信，抄表网络接口模块与每个传感网络集中器相互通信，每个传感网络集中器与属于同类型的一个抄表传感网络相互通信；优点是抄表网络接口模块通过适配传感网络集中器的通信硬件接口和兼容不同抄表传感网络的通信协议的方式，实现对各类有线、无线的抄表传感网络的支持，因此在部署时可以支持多种不同类型、不同频段甚至不同架构的抄表传感网络同时接入。

Description

一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关

技术领域

本实用新型涉及一种智能化抄表技术，尤其是涉及一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关。

背景技术

随着通信技术、互联网技术和计算机技术的不断发展，各类智能化系统被广泛应用在现代化楼宇建筑中，基于传感器网络的智能化抄表系统便是其中一个重要应用，由于该类智能化抄表系统具有自动化程度高、覆盖范围广、响应速度快、采集效率高、数据管理便捷、人工及系统维护成本低等优点，目前正在快速取代传统的人工抄表方式，成为能源采集计量的主流解决方案和楼宇自动化的重要标志。

智能化抄表系统一般是在传统的计量表（水、电、气表等）上扩展了计量传感器、信息处理和通信模块，成为具备数据采集、处理和传输能力的计量节点，并通过通信网络技术将若干个计量节点组织形成一种在一定时间内具有特定拓扑结构的传感器网络，该传感器网络通过静态或动态的组织方式将各个计量节点采集到的数据进行汇总并提交到上一级网络，根据网络的规模和实际应用需求，智能化抄表系统通过在某一级网络的根节点处部署数据集中设备，从而实现对计量数据的自动抄收，实际的智能化抄表系统中该类数据集中设备往往采用具有较强通信、数据处理和数据存储能力的计算机系统，该类计算机系统往往根据实际的应用环境可对下级的网络进行配置管理，同时提供远程数据服务，从而成为智能化抄表网关。

目前主流的智能化抄表系统根据网络连接方式分为有线和无线两种，顾名思义有线的智能化抄表系统一般采用485总线、以太网线等长距离通信线和配套的信息交换设备将各个计量节点组成一个固定的采集网络，这类智能化抄表系统由于存在布线的问题，因此部署和维护的成本较高，且对动态拓扑调整支持能力较差。无线的智能化抄表系统利用当前快速发展的无线通信技术，通过在计量节点上配置无线通信模块，从而实现节点与节点、节点与集中器之间的无线信息交换，同时智能化抄表系统往往运行特定的通信协议，来组织节点间的无线局域网，以满足实际的使用需求，这类智能化抄表系统具有部署简单、维护成本低廉、支持动态拓扑能力强等特点，已逐渐成为当前智能抄表系统主流的通信网络解决方案，较为典型的有基于433M、470M、Zigbee、Wifi技术的无线射频系统。现阶段，得益于移动通信网络及运营服务的大规模发展，各种基于移动通信技术的智能化抄表系统也应运而生，结合成熟的移动运营商网络，使得无线的智能化抄表系统理论上可以覆盖任何区域。然而，由于目前无线模块的品种规格众多，造成无线智能表种类繁多，因此针对特定项目，开发人员往往需要根据选用的无线模块来定制网关。目前，无线的智能化抄表系统一般采用一类节点网络搭配一个网关的方式，由于一个网关无法管理不同类型的节点，因此一方面造成了网关资源浪费；另一方面，如果要集成多类型节点，则需要网关或网关上一级的系统配置适配模块来实现协议和数据的兼容，增加了无线的智能化抄表系统的复杂度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，其不仅节省了网关资源，降低了智能化抄表系统的复杂度，而且能够兼容常用的有线抄表传感网络和无线抄表传感网络，从而能够实现对异构网络的统一化管理。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，包括处理模块、显示模块和外设，所述的处理模块的信号输出端与所述的显示模块的信号输入端连接，所述的处理模块与所述的外设相互通信，其特征在于该智能抄表网关还包括一个抄表网络接口模块和多个不同类型的传感网络集中器，所述的抄表网络接口模块与所述的处理模块相互通信，所述的抄表网络接口模块与每个所述的传感网络集中器相互通信，每个所述的传感网络集中器与属于同类型的一个抄表传感网络相互通信；

该智能抄表网关有两种工作模式，第一种工作模式为抄表传感网络被动传输数据，将被要求传输数据的抄表传感网络定义为目标抄表传感网络：所述的外设获取用户输入指令，并传输用户输入指令给所述的处理模块；所述的处理模块根据接收到的用户输入指令生成包含目标抄表传感网络的控制指令，并传输包含目标抄表传感网络的控制指令给所述的抄表网络接口模块；所述的抄表网络接口模块根据接收到的包含目标抄表传感网络的控制指令确定目标抄表传感网络，并确定与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器，之后根据已注册的目标抄表传感网络运行的通信协议将包含目标抄表传感网络的控制指令转换为网络指令，最后传输网络指令给与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器；与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器控制目标抄表传感网络执行网络指令；目标抄表传感网络在执行完网络指令后传输执行结果给与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器；所述的抄表网络接口模块根据已规划的与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器通信的调度表和已注册的目标抄表传感网络运行的通信协议获取与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器接收到的执行结果，并解析获取的执行结果；所述的抄表网络接口模块传输解析结果给所述的处理模块；所述的处理模块传输解析结果给所述的显示模块和所述的外设；

第二种工作模式为抄表传感网络主动传输数据，将主动传输数据的抄表传感网络定义为主动抄表传感网络：主动抄表传感网络汇聚数据信息到与其通信的所述的传感网络集中器中，所述的抄表网络接口模块根据已规划的与主动抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器通信的调度表和已注册的主动抄表传感网络运行的通信协议获取与主动抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器接收到的数据信息，并解析获取的数据信息；所述的抄表网络接口模块传输解析结果给所述的处理模块；所述的处理模块传输解析结果给所述的显示模块和所述的外设。

所述的抄表网络接口模块与每个所述的传感网络集中器之间通过串行数据通信方式实现接口适配。

所述的抄表网络接口模块在运行之前，事先在所述的抄表网络接口模块中注册各种类型的抄表传感网络运行的通信协议；并规划与所述的抄表网络接口模块连接的每个所述的传感网络集中器通信的调度表。

该智能抄表网关还包括存储模块，所述的存储模块与所述的处理模块连接，所述的处理模块传输解析结果给所述的存储模块，由所述的存储模块存储。

该智能抄表网关还包括供电模块，所述的供电模块分别为所述的处理模块、所述的显示模块、所述的外设、所述的抄表网络接口模块、每个所述的传感网络集中器、所述的存储模块供电。

所述的处理模块由具有数据处理功能的低功耗嵌入式的微处理器构成，所述的微处理器分别与所述的显示模块、所述的外设、所述的抄表网络接口模块、所述的存储模块通信。

所述的抄表传感网络为有线抄表传感网络或为无线抄表传感网络；所述的有线抄表传感网络是由部署在不同地方的能源计量仪表通过有线的通信方式形成的自组织网络；所述的无线抄表传感网络是由部署在不同地方的能源计量仪表通过无线的通信方式形成的自组织网络。

该智能抄表网关在第一种工作模式中，若所述的外设获取的用户输入指令有多个，则所述的处理模块在接收到多个用户输入指令后先对多个用户输入指令进行缓存再依次对每个用户输入指令进行后续处理；该智能抄表网关在第二种工作模式中，若主动传输数据的抄表传感网络有多个，则所述的抄表网络接口模块依次根据已规划的与每个主动抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器通信的调度表和已注册的每个主动抄表传感网络运行的通信协议获取与每个主动抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器接收到的数据信息。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1）该智能抄表网关增加了一个抄表网络接口模块，由该抄表网络接口模块取代利用单一通信接口与传感网络集中器直接连接的方式，该抄表网络接口模块通过适配目前常用的传感网络集中器的通信硬件接口和兼容不同抄表传感网络的通信协议的方式，实现对各类有线、无线的抄表传感网络的支持，因此在部署时可以支持多种不同类型、不同频段甚至不同架构的抄表传感网络同时接入，从而改进了目前一个智能抄表网关同时只能接入一种类型的抄表传感网络的缺点，能够实现对异构网络的统一化管理。

2）应用该智能抄表网关的智能化抄表系统在实施时，只需使用少量的智能抄表网关即可以实现对大规模异构抄表传感网络的管理覆盖，一方面节省了网关资源，从而节省了智能化抄表系统的硬件成本，降低了智能化抄表系统的复杂度，另一方面，使开发人员无需关注底层不同类型的抄表传感网络的兼容问题，从而减少了智能化抄表系统的开发投入，提高了开发效率，缩短了开发周期。

附图说明

图1为实施例一的支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关的组成框图；

图2为实施例二的支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关的组成框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：

本实施例提出的一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，如图1所示，其包括处理模块1、显示模块2、外设3、一个抄表网络接口模块4、多个不同类型的传感网络集中器5（如型号为CC1110-F32的传感网络集中器、型号为STM8L152C6的传感网络集中器、型号为CC2530的传感网络集中器等）、供电模块6，供电模块6分别为处理模块1、显示模块2、外设3、抄表网络接口模块4、每个传感网络集中器5供电，处理模块1的信号输出端与显示模块2的信号输入端连接，处理模块1与外设3相互通信，抄表网络接口模块4与处理模块1相互通信，抄表网络接口模块4与每个传感网络集中器5相互通信，每个传感网络集中器5与属于同类型的一个抄表传感网络（图中未示出）相互通信。

该智能抄表网关有两种工作模式，第一种工作模式为抄表传感网络被动传输数据，将被要求传输数据的抄表传感网络定义为目标抄表传感网络：外设3获取用户输入指令，并传输用户输入指令给处理模块1；处理模块1根据接收到的用户输入指令生成包含目标抄表传感网络的控制指令，并传输包含目标抄表传感网络的控制指令给抄表网络接口模块4；抄表网络接口模块4根据接收到的包含目标抄表传感网络的控制指令确定目标抄表传感网络，并确定与目标抄表传感网络通信的传感网络集中器5，之后根据已注册的目标抄表传感网络运行的通信协议将包含目标抄表传感网络的控制指令转换为网络指令，最后传输网络指令给与目标抄表传感网络通信的传感网络集中器5；与目标抄表传感网络通信的传感网络集中器5控制目标抄表传感网络执行网络指令；目标抄表传感网络在执行完网络指令后传输执行结果给与目标抄表传感网络通信的传感网络集中器5；抄表网络接口模块4根据已规划的与目标抄表传感网络通信的传感网络集中器5通信的调度表和已注册的目标抄表传感网络运行的通信协议获取与目标抄表传感网络通信的传感网络集中器5接收到的执行结果，并解析获取的执行结果；抄表网络接口模块4传输解析结果给处理模块1；处理模块1传输解析结果给显示模块2和外设3。

第二种工作模式为抄表传感网络主动传输数据，将主动传输数据的抄表传感网络定义为主动抄表传感网络：主动抄表传感网络汇聚数据信息到与其通信的传感网络集中器5中，抄表网络接口模块4根据已规划的与主动抄表传感网络通信的传感网络集中器5通信的调度表和已注册的主动抄表传感网络运行的通信协议获取与主动抄表传感网络通信的传感网络集中器5接收到的数据信息，并解析获取的数据信息；抄表网络接口模块4传输解析结果给处理模块1；处理模块1传输解析结果给显示模块2和外设3。

实施例二：

本实施例提出的一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，是在实施例一提出的智能抄表网关的基础上进行改进的，即增加了存储模块。如图2所示，具体为：该智能抄表网关包括处理模块1、显示模块2、外设3、一个抄表网络接口模块4、多个不同类型的传感网络集中器5（如型号为CC1110-F32的传感网络集中器、型号为STM8L152C6的传感网络集中器、型号为CC2530的传感网络集中器等）、供电模块6及存储模块7，供电模块6分别为处理模块1、显示模块2、外设3、抄表网络接口模块4、每个传感网络集中器5、存储模块7供电，处理模块1的信号输出端与显示模块2的信号输入端连接，处理模块1与外设3相互通信，抄表网络接口模块4与处理模块1相互通信，抄表网络接口模块4与每个传感网络集中器5通过收发两条信号线相互通信，每个传感网络集中器5与属于同类型的一个抄表传感网络（图中未示出）相互通信，存储模块7与处理模块1连接。

该智能抄表网关在第一种工作模式和第二种工作模式中，处理模块1还将解析结果传输给存储模块7，由存储模块7存储，这样如果用户想看之前的抄表信息，则可直接操作外设3由处理模块1调用存储模块7中存储的解析结果并在显示模块2上显示。

上述各个实施例中，多个不同类型的传感网络集中器5可以是各个传感网络集中器5的类型各不相同，也可以是部分传感网络集中器5的类型相同。

上述各个实施例中，在第一种工作模式中，用户可以仅输入一个用户输入指令，也可以同时输入多个用户输入指令，当输入多个用户输入指令时，该智能抄表网关对多个用户输入指令进行缓存后依次进行处理，以完成多个抄表传感网络的抄表任务；同样，在第二种工作模式中，可以是一个抄表传感网络主动传输数据，也可以是多个抄表传感网络同时主动传输数据，当多个抄表传感网络同时主动传输数据时，抄表网络接口模块4通过已规划的与主动抄表传感网络通信的传感网络集中器5通信的调度表依次对多个抄表传感网络主动传输的数据信息进行处理，以完成多个抄表传感网络的抄表任务。

上述各个实施例中，处理模块1主要完成数据处理、运行软件和协调各模块运行，其由具有数据处理功能的低功耗嵌入式的微处理器、随机存储器、时钟电路以及外围辅助电路构成，微处理器分别与随机存储器、时钟电路、外围辅助电路连接，微处理器分别与显示模块2、外设3、抄表网络接口模块4通信；微处理器可以为现有的型号为Exynos 4412的低功耗嵌入式的微处理器。

上述各个实施例中，显示模块2直接采用现有的LED显示屏，其主要显示网关运行状态、采集数据及网关信息等；外设3可以是键盘，主要完成接收用户输入、反馈信息、提供数据服务接口等；供电模块6直接采用现有技术；传感网络集中器5可以是现有的型号为CC1110-F32的传感网络集中器、现有的型号为STM8L152C6的传感网络集中器、现有的型号为CC2530的传感网络集中器，传感网络集中器5主要完成对抄表传感网络的管理、数据的采集和响应来自抄表网络接口模块4的指令。

上述各个实施例中，抄表网络接口模块4主要完成传感网络集中器5的硬件接口适配、不同类型的抄表传感网络运行的通信协议兼容、功能指令下发、从传感网络集中器5中获取抄表数据等功能。抄表网络接口模块4在硬件方面，由于各个传感网络集中器5的硬件接口各有不同，因此抄表网络接口模块4统一通过串行数据通信方式与每个传感网络集中器5实现接口适配；在软件方面，抄表网络接口模块4在运行之前，事先在抄表网络接口模块4中注册各种类型的抄表传感网络运行的通信协议；并规划与抄表网络接口模块4连接的每个传感网络集中器5通信的调度表。

上述各个实施例中，抄表网络接口模块4与传感网络集中器5两者的底层接口通信协议采用RS232串口通信协议。

上述实施例二中，存储模块7直接采用现有技术，如存储模块7由具有一定存储量和多次擦写功能的存储芯片及辅助电路构成，存储模块7主要完成网关配置信息、网关运行参数和采集数据的存储和管理。

上述各个实施例中，抄表传感网络为有线抄表传感网络或为无线抄表传感网络；有线抄表传感网络是由部署在不同地方的能源计量仪表通过有线的通信方式形成的自组织网络；无线抄表传感网络是由部署在不同地方的能源计量仪表通过无线的通信方式形成的自组织网络。各计量仪表既采集计量数据，又参与抄表传感网络中的数据传输，从而实现大量能源计量仪表网络化运行和管理。另一方面，一个抄表传感网络还需要采用统一的通信协议来保障计量仪表之间的数据交互的准确性和稳定性，从而实现抄表传感网络的有效运行，但不同类型的抄表传感网络的通信协议也可以是多样的。

上述各个实施例中，在第一种工作模式中，处理模块1根据接收到的用户输入指令生成包含目标抄表传感网络的控制指令、抄表网络接口模块4根据已注册的目标抄表传感网络运行的通信协议转换包含目标抄表传感网络的控制指令为网络指令、抄表网络接口模块4解析获取的执行结果，这些技术在上述技术方案的基础上能够实现；在第二种工作模式中，抄表网络接口模块4解析获取的数据信息，该技术在上述技术方案的基础上能够实现。

Claims (8)

1.一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，包括处理模块、显示模块和外设，所述的处理模块的信号输出端与所述的显示模块的信号输入端连接，所述的处理模块与所述的外设相互通信，其特征在于该智能抄表网关还包括一个抄表网络接口模块和多个不同类型的传感网络集中器，所述的抄表网络接口模块与所述的处理模块相互通信，所述的抄表网络接口模块与每个所述的传感网络集中器相互通信，每个所述的传感网络集中器与属于同类型的一个抄表传感网络相互通信；

该智能抄表网关有两种工作模式，第一种工作模式为抄表传感网络被动传输数据，将被要求传输数据的抄表传感网络定义为目标抄表传感网络：所述的外设获取用户输入指令，并传输用户输入指令给所述的处理模块；所述的处理模块根据接收到的用户输入指令生成包含目标抄表传感网络的控制指令，并传输包含目标抄表传感网络的控制指令给所述的抄表网络接口模块；所述的抄表网络接口模块根据接收到的包含目标抄表传感网络的控制指令确定目标抄表传感网络，并确定与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器，之后根据已注册的目标抄表传感网络运行的通信协议将包含目标抄表传感网络的控制指令转换为网络指令，最后传输网络指令给与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器；与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器控制目标抄表传感网络执行网络指令；目标抄表传感网络在执行完网络指令后传输执行结果给与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器；所述的抄表网络接口模块根据已规划的与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器通信的调度表和已注册的目标抄表传感网络运行的通信协议获取与目标抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器接收到的执行结果，并解析获取的执行结果；所述的抄表网络接口模块传输解析结果给所述的处理模块；所述的处理模块传输解析结果给所述的显示模块和所述的外设；

第二种工作模式为抄表传感网络主动传输数据，将主动传输数据的抄表传感网络定义为主动抄表传感网络：主动抄表传感网络汇聚数据信息到与其通信的所述的传感网络集中器中，所述的抄表网络接口模块根据已规划的与主动抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器通信的调度表和已注册的主动抄表传感网络运行的通信协议获取与主动抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器接收到的数据信息，并解析获取的数据信息；所述的抄表网络接口模块传输解析结果给所述的处理模块；所述的处理模块传输解析结果给所述的显示模块和所述的外设。

2.根据权利要求1所述的一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，其特征在于所述的抄表网络接口模块与每个所述的传感网络集中器之间通过串行数据通信方式实现接口适配。

3.根据权利要求1或2所述的一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，其特征在于所述的抄表网络接口模块在运行之前，事先在所述的抄表网络接口模块中注册各种类型的抄表传感网络运行的通信协议；并规划与所述的抄表网络接口模块连接的每个所述的传感网络集中器通信的调度表。

4.根据权利要求1所述的一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，其特征在于该智能抄表网关还包括存储模块，所述的存储模块与所述的处理模块连接，所述的处理模块传输解析结果给所述的存储模块，由所述的存储模块存储。

5.根据权利要求4所述的一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，其特征在于该智能抄表网关还包括供电模块，所述的供电模块分别为所述的处理模块、所述的显示模块、所述的外设、所述的抄表网络接口模块、每个所述的传感网络集中器、所述的存储模块供电。

6.根据权利要求5所述的一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，其特征在于所述的处理模块由具有数据处理功能的低功耗嵌入式的微处理器构成，所述的微处理器分别与所述的显示模块、所述的外设、所述的抄表网络接口模块、所述的存储模块通信。

7.根据权利要求1所述的一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，其特征在于所述的抄表传感网络为有线抄表传感网络或为无线抄表传感网络；所述的有线抄表传感网络是由部署在不同地方的能源计量仪表通过有线的通信方式形成的自组织网络；所述的无线抄表传感网络是由部署在不同地方的能源计量仪表通过无线的通信方式形成的自组织网络。

8.根据权利要求1所述的一种支持多类型传感网络同时接入的智能抄表网关，其特征在于该智能抄表网关在第一种工作模式中，若所述的外设获取的用户输入指令有多个，则所述的处理模块在接收到多个用户输入指令后先对多个用户输入指令进行缓存再依次对每个用户输入指令进行后续处理；该智能抄表网关在第二种工作模式中，若主动传输数据的抄表传感网络有多个，则所述的抄表网络接口模块依次根据已规划的与每个主动抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器通信的调度表和已注册的每个主动抄表传感网络运行的通信协议获取与每个主动抄表传感网络通信的所述的传感网络集中器接收到的数据信息。