CN205725804U - 一种物联网智能终端网关装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物联网的技术领域，具体涉及一种物联网智能终端网关装置；解决的技术问题为：提供一种可实现多路传感器数据采集和多路开关设备控制，并且集成多种传输方式和语音播报功能的物联网智能终端网关装置；采用的技术方案为：一种物联网智能终端网关装置，包括CPU主控芯片、传感器数据采集电路、开关设备控制电路、多方式通讯电路、语音播报电路和电源管理电路；本实用新型适用于物联网领域。

Description

一种物联网智能终端网关装置

技术领域

本实用新型属于物联网的技术领域，具体涉及一种物联网智能终端网关装置。

背景技术

在物联网中有大量的传感器应用，传感器会将各种采集数据以电流或电压形式传回至网络管理中心，传感器与网络或结点的连接主式主要是以传感器协议转换器为主，且多为单一传输模式。如果物联网终端传感器数量较多，则会使用大量的传感器协议转换器，不仅设备多，费用高，而且安装繁复，效率低，故障节点也多。此外，现有的传感器数据采集系统主要采用串口通信方式，传输距离短，传输速度慢，组网复杂且成本高，做分布式或长距离组网困难，不易应用在大型物联网中，而且，很多传感器数据采集系统没有集成多路开关控制功能，需要由另外的设备进行开关控制，物联网应用开发复杂度变高，集成难度加大，也没有现场语音播报功功能，不能做播报和报警功能联动。

实用新型内容

本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种可实现多路传感器数据采集和多路开关设备控制，并且集成多种传输方式和语音播报功能的物联网智能终端网关装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种物联网智能终端网关装置，包括CPU主控芯片、传感器数据采集电路、开关设备控制电路、多方式通讯电路、语音播报电路和电源管理电路，所述传感器数据采集电路输出端和所述CPU主控芯片的输入端相连，所述开关设备控制电路的输入端与所述CPU主控芯片的输出端相连，所述传感器数据采集电路包括多路数据采集电路，所述开关设备控制电路包括多路继电器控制电路，所述多方式通讯电路与所述CPU主控芯片双向连接，所述语音播报电路的输入端与所述CPU主控芯片的输出端相连，所述电源管理电路为整个物联网智能终端网关装置供电。

优选地，所述多方式通讯电路包括：GPRS和RS485通讯电路、CAN总线通讯电路、以太网通讯电路）以及串口通讯电路。

优选地，所述物联网智能终端网关装置还包括内部测试电路，所述内部测试电路与所述CPU主控芯片双向连接。

优选地，所述物联网智能终端网关装置还包括电源基准电路，所述电源基准电路的输出端与所述CPU主控芯片的输入端相连。

优选地，所述物联网智能终端网关装置还包括指示电路，所述指示电路的输入端与所述CPU主控芯片的输出端相连。

优选地，所述指示电路包括：状态指示灯电路、数据指示灯电路和报警电路。

优选地，所述物联网智能终端网关装置还包括IP地址存储电路，所述IP地址存储电路与所述CPU主控芯片双向连接。

优选地，所述CPU主控芯片包括：处理电路、保护电路、配置电路、去耦电路和地址电路。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型中的物联网智能终端网关装置，包括CPU主控芯片、传感器数据采集电路、开关设备控制电路、多方式通讯电路、语音播报电路和电源管理电路，所述传感器数据采集电路包括多路数据采集电路，所述开关设备控制电路包括多路继电器控制电路；多路数据采集电路统一接入CPU主控芯片，CPU主控芯片接收传感器数据后进行处理，根据处理结果通过多路继电器控制电路来控制外部开关设备的开停，并能采用多种数据传输方式与上位机进行通信连接，同时能够语音播报继电器的状态。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型中物联网智能终端网关装置的结构示意图；

图2为本实用新型中传感器数据采集电路的电路结构示意图；

图3为本实用新型中CAN总线通讯电路的电路结构示意图；

图4为本实用新型中以太网通讯电路的电路结构示意图；

图5为本实用新型中GPRS和RS485通讯电路的电路结构示意图；

图6为本实用新型中串口通讯电路的电路结构示意图；

图中：101为CPU主控芯片，1011为处理电路，1012为保护电路，1013为配置电路，1014为去耦电路，1015为地址电路，102为传感器数据采集电路，103为开关设备控制电路，104为多方式通讯电路，1041为GPRS和RS485通讯电路，1042为CAN总线通讯电路，1043为以太网通讯电路，1044为串口通讯电路，105为语音播报电路，106为电源管理电路，107为内部测试电路，108为电源基准电路，109为指示电路，1091为状态指示灯电路，1092为数据指示灯电路，1093为报警电路，110为IP地址存储电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本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，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型提供的一种物联网智能终端网关装置的结构示意图，如图1所示，一种物联网智能终端网关装置包括CPU主控芯片101、传感器数据采集电路102、开关设备控制电路103、多方式通讯电路104、语音播报电路105和电源管理电路106，所述传感器数据采集电路102的输出端和所述CPU主控芯片101的输入端相连，所述开关设备控制电路103的输入端与所述CPU主控芯片101的输出端相连，所述传感器数据采集电路102包括多路数据采集电路，所述开关设备控制电路103包括多路继电器控制电路，所述多方式通讯电路104与所述CPU主控芯片101双向连接，所述语音播报电路105的输入端与所述CPU主控芯片101的输出端相连，所述电源管理电路106为整个物联网智能终端网关装置供电。

具体地，所述多方式通讯电路104包括：GPRS和RS485通讯电路1041、CAN总线通讯电路1042、以太网通讯电路1043以及串口通讯电路1044。

具体地，所述物联网智能终端网关装置还包括内部测试电路107，所述内部测试电路107与所述CPU主控芯片101双向连接。

具体地，所述物联网智能终端网关装置还包括电源基准电路108，所述电源基准电路108的输出端与所述CPU主控芯片101的输入端相连。

具体地，所述物联网智能终端网关装置还包括指示电路109，所述指示电路109的输入端与所述CPU主控芯片101的输出端相连。

具体地，所述指示电路109包括：状态指示灯电路1091、数据指示灯电路1092和报警电路1093。

具体地，所述物联网智能终端网关装置还包括IP地址存储电路110，所述IP地址存储电路110与所述CPU主控芯片101双向连接。

具体地，所述CPU主控芯片101包括：处理电路1011、保护电路1012、配置电路1013、去耦电路1014和地址电路1015。

图2为本实用新型中传感器数据采集电路的电路结构示意图，如图2所示，一种用于物联网智能终端网关装置的传感器数据采集电路，所述传感器数据采集电路包括多路结构相同的数据采集电路，所述数据采集电路包括输入单元、滤波单元、数据处理单元和输出单元，所述输入单元的输入端与外部传感器的输出端相连，所述输入单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连，所述滤波单元的输出端与所述数据处理单元的输入端相连，所述数据处理单元的输出端与所述输出单元的输入端相连，所述输出单元的输出端与CPU主控芯片101的输入端相连。

具体地，所述输入单元包括接线端子JXZ1、接线端子JXZ2、接线端子JXZ3和接线端子JXZ4，所述滤波单元包括电阻R1、电容C1、电阻R3、电容C3、电阻R5、电容C5、电阻R7和电容C7，所述数据处理单元包括四路运算放大器U1，所述输出单元包括电阻R2、电容C2、电阻R4、电容C4、电阻R6、电容C6、电阻R8和电容C8；所述四路运算放大器U1的第一输入正端+IN1与所述接线端子JXZ1的输出端相连，所述接线端子JXZ1的输出端和接地端之间分别并接有所述电阻R1和所述电容C1，所述四路运算放大器U1的输出端OUT1串接所述电阻R2后与所述CPU主控芯片101的输入端PA0相连，所述CPU主控芯片101的输入端PA0还通过所述电容C2接地，所述四路运算放大器U1的第一输出端OUT1还与所述四路运算放大器U1的第一输入负端-IN1相连；所述四路运算放大器U1的第二输入正端+IN2与所述接线端子JXZ2的输出端相连，所述接线端子JXZ2的输出端和接地端之间分别并接有所述电阻R3和所述电容C3，所述四路运算放大器U1的第二输出端OUT2串接所述电阻R4后与所述CPU主控芯片101的输入端PA1相连，所述CPU主控芯片101的输入端PA1还通过所述电容C4接地，所述四路运算放大器U1的第二输出端OUT2还与所述四路运算放大器U1的第二输入负端-IN2相连；所述四路运算放大器U1的第三输入正端+IN3与所述接线端子JXZ3的输出端相连，所述接线端子JXZ3的输出端和接地端之间分别并接有所述电阻R5和所述电容C5，所述四路运算放大器U1的第三输出端OUT3串接所述电阻R6后与所述CPU主控芯片101的输入端PA2相连，所述CPU主控芯片101的输入端PA2还通过所述电容C6接地，所述四路运算放大器U1的第三输出端OUT3还与所述四路运算放大器U1的第三输入负端-IN3相连；所述四路运算放大器U1的第四输入正端+IN4与所述接线端子JXZ4的输出端相连，所述接线端子JXZ4的输出端和接地端之间分别并接有所述电阻R7和所述电容C7，所述四路运算放大器U1的第四输出端OUT4串接所述电阻R8后与所述CPU主控芯片101的输入端PA3相连，所述CPU主控芯片101的输入端PA3还通过所述电容C8接地，所述四路运算放大器U1的第四输出端OUT4还与所述四路运算放大器U1的第四输入负端-IN4相连；所述接线端子JXZ1的电源端、所述接线端子JXZ2的电源端、所述接线端子JXZ3的电源端、所述接线端子JXZ4的电源端分别与+24V电源相连，所述四路运算放大器U1的电源正极V+与+5V电源相连，所述四路运算放大器U1的电源负极V-与-5V电源相连。

具体地，所述四路运算放大器U1的型号为AD8624。

具体地，所述传感器数据采集电路包括4路数据采集电路。

具体地，所述CPU主控芯片101的型号为STM32F107VCT6。

具体地，所述总线收发器U4的型号为VP230。

图3为本实用新型中CAN总线通讯电路的电路结构示意图，如图3所示，所述CAN总线通讯电路1042包括总线收发器U4，所述总线收发器U4的驱动器输入端TXD、接收器输出端RXD分别与CPU主控芯片101的输出端PD1、输入端PD0相连，所述总线收发器U4的高总线输出端CAN1_H、低总线输出端CAN1_L分别与接线端子JXZ5相连，所述总线收发器U4的高总线输出端CAN1_H还与跳线帽CON1相连，所述总线收发器U4的低总线输出端CAN1_L通过电阻R17与跳线帽CON1相连，所述总线收发器U4的电源端与+3.3V电源相连，所述总线收发器U4的电源端还通过电容C15接地，所述总线收发器U4的波整形输出端RS通过电阻R16接地。

图4为本实用新型中以太网通讯电路的电路结构示意图，如图4所示，所述以太网通讯电路1043包括以太网协议栈芯片U2和以太网变压器U3，所述以太网协议栈芯片U2的正电源输入端VCC33、正电源输入端VCC18分别与+3.3V电源、+1.8V电源相连，所述以太网协议栈芯片U2的公共接地端接地，所述以太网协议栈芯片U2的中断请求输出端INT#、并口地址输入端A0、并口片选控制输入端PCS#、并口读选通输入端RD#、并口写选通输入端WR#分别与CPU主控芯片101的输入端PE7、输出端PE6、输出端PE5、输出端PE4、输出端PE3相连，所述以太网协议栈芯片U2的数据总线端D0#、D1#、D2#、D3#、D4#、D5#、D6#、D7#分别与所述CPU主控芯片101的输入输出端PE8、PE9、PE10、PE11、PE12、PE13、PE14、PE15双向连接，所述以太网协议栈芯片U2的通讯指示灯驱动输出端ELINK、开漏输出端RDY#分别与所述以太网变压器U3的通讯指示灯驱动输入端ELINK1、开漏输入端RDY#1相连，所述以太网协议栈芯片U2的信号端RXP、RXN、TXP、TXN分别与所述以太网变压器U3的负输入端RD-、正输入端RD+、负输出端TD-、正输出端TD+相连，所述以太网变压器U3的通讯指示灯驱动输入端ELINK1与发光二极管D1的负极相连，所述发光二极管D1的正极串接电阻R13后与+3.3V电源相连，所述以太网变压器U3的开漏输入端RDY#1与发光二极管D2的负极相连，所述发光二极管D12的正极串接电阻R14后与+3.3V电源相连，所述以太网变压器U3的负输入端RD-、正输入端RD+、负输出端TD-、正输出端TD+分别通过电阻R12、电阻R11、电阻R10、电阻R9与+3.3V电源相连，+3.3V电源通过电容C9接地，所述电容C9的两端并接有电容C10，所述以太网变压器U3的电源端与+3.3V电源相连，所述以太网变压器U3的接地端接地。

具体地，所述以太网协议栈芯片U2的外部复位输出端RST通过电容C11与+3.3V电源相连，所述以太网协议栈芯片U2的接口配置输入端SEL接地，所述以太网协议栈芯片U2的外部复位输入端RSTI通过电容C12接地，所述以太网协议栈芯片U2的晶体振荡输入端XI通过电容C13接地，所述以太网协议栈芯片U2的晶体振荡反相输出端XO通过电容C14接地，所述以太网协议栈芯片U2的晶体振荡输入端XI和所述以太网协议栈芯片U2的晶体振荡反相输出端XO之间设有晶振X1，所述以太网协议栈芯片U2的输入端RSETE通过电阻R15接地。

具体地，所述以太网协议栈芯片U2的型号为CH395L，所述以太网变压器U3的型号为HR911105A。

图5为本实用新型中GPRS和RS485通讯电路的电路结构示意图，如图5所示，所述GPRS和RS485通讯电路1041包括RS485收发器U5，所述RS485收发器U5的接收器输出端RO、驱动器输入端DI分别与所述CPU主控芯片101的输入端PD6、输出端PD5相连，所述RS485收发器U5的接收使能端RE与所述CPU主控芯片101的输出端PD7相连，所述RS485收发器U5的发送使能端DE通过电阻R18接地，所述RS485收发器U5的接收使能端RE与所述RS485收发器U5的发送使能端DE相连，所述RS485收发器U5的差分信号接收端A、差分信号发送端B分别与接线端子JXZ6相连，所述RS485收发器U5的差分信号接收端A还与跳线帽CON2相连，所述RS485收发器U5的差分信号发送端B通过电阻R19与跳线帽CON2相连，所述RS485收发器U5的电源端与+3.3V电源相连，所述RS485收发器U5的电源端通过电容C16接地，所述RS485收发器U5的接地端GND接地。

具体地，所述RS485收发器U5的型号为MAX485。

图6为本实用新型中串口通讯电路的电路结构示意图，如图6所示，所述串口通讯电路1044包括电平转换芯片U6和插头DB9，所述电平转换芯片U6的第一输入端T2IN与所述CPU主控芯片101的输出端PA9相连，所述电平转换芯片U6的第一输出端T2OUT与所述插头DB9相连，所述电平转换芯片U6的第二输出端R2OUT与所述CPU主控芯片101的输入端PA10相连，所述电平转换芯片U6的第二输入端R2IN与所述插头DB9相连，所述插头DB9的接地端接地，所述电平转换芯片U6的第一电容正端C1+通过电容C17与所述电平转换芯片U6的第一电容负端C1-相连，所述电平转换芯片U6的第二电容正端C2+通过电容C20与所述电平转换芯片U6的第二电容负端C2-相连，所述电平转换芯片U6的供电输出正端V+通过电容C18接地，所述电平转换芯片U6的电源端VCC通过电容C19接地，所述电平转换芯片U6的电源端VCC与+3.3V电源相连，所述电平转换芯片U6的供电输出负端V-通过电容C21接地，所述电平转换芯片U6的接地端GND接地。

具体地，所述电平转换芯片U6的型号为MAX232。

根据实际需要，本发明可以定制任意路数的数据采集和设备开关控制，可为8路数据采集和8路设备开关控制，也可为16路数据采集和16路设备开关控制。

本实用新型提供的物联网智能终端网关装置，使多种传感器直接连接该网关装置，所有的传感器数据直接通过网关报送数据，代替常用的传感器协议转换器，安装简单，费用低，故障节点简化可控，同时该网关装置还具有其他功能：1、可以通过CAN总线接口、以太网接口、RS232接口、RS485接口进行数据传输；2、可以通过CAN总线接口串联同类型设备，进行大范围、远距离（最远10KM）组网；3、可以通过以太网接口进行星形连接组网；4、可以通过RS485接口扩展3G/4G/GPRS模块进行无线传输数据；6、数据中心可以通过软件自动或手动对现场设备开关进行控制；7、可以对网关进行设置或二次编程直接现场设备开关进行自动/手动控制；8、在网关上安装语音模块，可进行现场语音播报；9、网关设备软件使用WEB嵌入式软件，易于配置，界面优好，易于工程施工人员操作；10、网关具有数据传输加密和数据校验功能，以保护数据安全和降低数据误码率；11、可以根据以上技术开发出多种可实用设备。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种物联网智能终端网关装置，其特征在于：包括CPU主控芯片（101）、传感器数据采集电路（102）、开关设备控制电路（103）、多方式通讯电路（104）、语音播报电路（105）和电源管理电路（106），所述传感器数据采集电路（102）的输出端和所述CPU主控芯片（101）的输入端相连，所述开关设备控制电路（103）的输入端与所述CPU主控芯片（101）的输出端相连，所述传感器数据采集电路（102）包括多路数据采集电路，所述开关设备控制电路（103）包括多路继电器控制电路，所述多方式通讯电路（104）与所述CPU主控芯片（101）双向连接，所述语音播报电路（105）的输入端与所述CPU主控芯片（101）的输出端相连，所述电源管理电路（106）为整个物联网智能终端网关装置供电。

2.根据权利要求1所述的一种物联网智能终端网关装置，其特征在于：所述多方式通讯电路（104）包括：GPRS和RS485通讯电路（1041）、CAN总线通讯电路（1042）、以太网通讯电路（1043）以及串口通讯电路（1044）。

3.根据权利要求1所述的一种物联网智能终端网关装置，其特征在于：所述物联网智能终端网关装置还包括内部测试电路（107），所述内部测试电路（107）与所述CPU主控芯片（101）双向连接。

4.根据权利要求1所述的一种物联网智能终端网关装置，其特征在于：所述物联网智能终端网关装置还包括电源基准电路（108），所述电源基准电路（108）的输出端与所述CPU主控芯片（101）的输入端相连。

5.根据权利要求1所述的一种物联网智能终端网关装置，其特征在于：所述物联网智能终端网关装置还包括指示电路（109），所述指示电路（109）的输入端与所述CPU主控芯片（101）的输出端相连。

6.根据权利要求5所述的一种物联网智能终端网关装置，其特征在于：所述指示电路（109）包括：状态指示灯电路（1091）、数据指示灯电路（1092）和报警电路（1093）。

7.根据权利要求1所述的一种物联网智能终端网关装置，其特征在于：所述物联网智能终端网关装置还包括IP地址存储电路（110），所述IP地址存储电路（110）与所述CPU主控芯片（101）双向连接。

8.根据权利要求1所述的一种物联网智能终端网关装置，其特征在于：所述CPU主控芯片（101）包括：处理电路（1011）、保护电路（1012）、配置电路（1013）、去耦电路（1014）和地址电路（1015）。