CN207339913U - 一种物联网网关和利用该物联网网关的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种物联网网关，所述网关包括CPU、GPRS通信模块、RF无线通信模块、GPS模块、电源接口、TCP/IP接口和外部电源模块，所述GPRS通信模块、RF无线通信模块、GPS模块、电源接口、TCP/IP接口均与CPU相连接设置，所述外部电源模块与电源接口相连接设置，外部电源模块能够提供稳定电源。本物联网网关能够利用GPS模块实时精确获取定位信息和时间信息等，另外，可同时通过有线和无线方式对多个网络节点进行操作，实现了云端或远程服务器与无线传感网络之间的稳定、实时通信。
Description
技术领域
本实用新型属于物联网应用技术领域，涉及基于433M、GPRS、TCP/IP协议的有线与无线通信网关，尤其是一种物联网网关和利用该物联网网关的系统。
背景技术
近年来，随着物联网技术以及与物联网相关的无线传感网络(WSN)、RFID、中间件系统、嵌入式系统和云计算技术的发展，物联网及其相关技术受到广泛地关注，各国投入大量的人力、物力开展物联网及其相关技术的研究。通信网络作为物联网信息交换的基础，已经从人人通信发展到人与物以及物与物的通信，并且从局部互联过渡到广域互联。
现有的传感网络要么通过无线方式、要么通过有线方式与传统通信网络相互连接，缺少集有线和无线与一体的物联网网关，不能适应不同需求的专用传感网的扩展。
现有的传感网络多采用ZigBee与感知节点进行通信，由于是一种低功耗、短距离的无线通信技术，其穿透能力及工作环境都受到制约。在实际的农业、工业应用中，传输信号易受干扰，导致通信故障。
发明内容
本实用新型目的在于克服现有工业控制技术的不足之处，解决现有技术中传感网络信息传输效率低以及与传统通信网络连接接口单一等问题，提供一种基于无线传感网络的物联网网关和利用该物联网网关的系统，该物联网网关能够利用GPS模块实时精确获取定位信息和时间信息等，另外，可同时通过有线和无线方式对多个网络节点进行操作，实现了云端或远程服务器与无线传感网络之间的稳定、实时通信，该系统为一种基于433M、GPRS、TCP/IP接口的多用途物联网网关，能够实现广域互联，远程控制，节点信息上传，传感网络终端GPS定位等功能。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种物联网网关，所述网关包括CPU、GPRS通信模块、RF无线通信模块、GPS模块、电源接口、TCP/IP接口和外部电源模块，所述GPRS通信模块、RF无线通信模块、GPS模块、电源接口、TCP/IP接口均与CPU相连接设置，所述外部电源模块与电源接口相连接设置，外部电源模块能够提供稳定电源。
而且，所述CPU使用ATMEL公司的8位系列单片机的最高配置的ATmega128a。
而且，所述的GPS模块的定位芯片为U-blox公司的NEO-6M，服务器终端发送命令后，CPU即刻对GPS数据进行解析和上传，无需外置EEPROM就可以掉电保存设置信息。
而且，所述GPRS通信模块利用公用运营商网络GPRS网络为用户提供无线长距离数据传输功能。
而且，所述GPRS通信模块采用高性能的工业级8/16/32位通信处理器和工业级无线模块，同时提供RS232和RS485或RS422接口，可直接连接串口设备，实现数据透明传输功能。
而且，所述RF无线通信模块通过433M通信协议，采用TI的C1101模块。
而且，所述的TCP/IP接口是指集成了lwip协议栈的转换接口，设备预留RJ-45接口。
而且，所述网关还包括电源接口，所述的电源接口是指以1117M3为核心的稳压电路，输入电压为4.2～18V，输出电压为3.3V。
一种利用如上所述的物联网网关的系统，所述系统包括无线传感器网络、物联网网关、远程服务器、云端、上位机、433M Hz通信协议、GPRS网络和TCP/IP协议，所述上位机与云端或远程服务器相连接设置，所述云端或远程服务器通过GPRS网络与物联网网关的GPRS通信模块相连接设置，进而进行远程通信，或者，所述云端或远程服务器通过TCP/IP协议与物联网网关的TCP/IP接口相连接设置，进而进行有线通信，所述无线传感器网络通过433MHz通信协议与物联网网关的RF无线通信模块相连接设置。
而且，所述无线传感器网络由设备在形成的网络节点组成，是远程服务器或云端控制的终端。
本实用新型取得的优点和积极效果是：
1、本物联网包括CPU、GPRS通信模块、RF无线通信模块、GPS模块、电源接口、TCP/IP接口和外部电源模块，该网关和远程服务器使用GRRS通信，网关和感知网络节点使用RF无线通信模块(例如432-434M频段)通信，可应用于农业、工业控制等广泛领域的广域互联，通过GPS模块实时精确获取经纬度、时间和日期等信息；预留了TCP/IP接口，可同时完成无线和有线的网关通信；
该物联网网关能够利用GPS模块实时精确获取定位信息和时间信息等，另外，可同时通过有线和无线方式对多个网络节点进行操作，实现了云端或远程服务器与无线传感网络之间的稳定、实时通信。
2、本系统通过网络协议转换，和单片机的设计，将433M低频的稳定通讯和GPRS无线通讯技术相结合，实现集成化的网关设备，解决现有技术中传感网络信息传输效率低以及与传统通信网络连接接口单一等问题，实现了433M网络与GPRS网络的通信，主要应用于远程的大范围的监测数据传输以及对感知网络内节点的远程控制，如道大型的农业现场、工厂等。采用433M频段进行组网，信号穿透力增强，提高信号传输距离；采用GPRS通信，从局部互联过渡到广域互联，并实现远程控制。
附图说明
图1为本实用新型的物联网网关的结构连接示意图；
图2为利用图1的物联网网关的系统的结构连接示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
本实用新型中未详细描述的结构、连接关系及方法，均可以理解为本领域内的公知常识。
一种物联网网关，如图1所示，所述网关包括CPU1、GPRS通信模块2、RF无线通信模块3、GPS模块4、电源接口5、TCP/IP接口6和外部电源模块7，所述GPRS通信模块、RF无线通信模块、GPS模块、电源接口、TCP/IP接口均与CPU相连接设置，所述外部电源模块与电源接口相连接设置，外部电源模块能够提供稳定电源。
在本实施例中，所述CPU使用ATMEL公司的8位系列单片机的最高配置的ATmega128a，其稳定性极高，应用极其广泛。
在本实施例中，所述的GPS模块的定位芯片为U-blox公司的NEO-6M，服务器终端发送命令后，CPU即刻对GPS数据进行解析和上传，无需外置EEPROM就可以掉电保存设置信息。所述GPS模块能够实时精确获取经纬度、时间和日期的信息。
在本实施例中，所述GPRS通信模块利用公用运营商网络GPRS网络为用户提供无线长距离数据传输功能。采用高性能的工业级8/16/32位通信处理器和工业级无线模块，同时提供RS232和RS485(或RS422)接口，可直接连接串口设备，实现数据透明传输功能。所述GPRS通信模块利用公用运营商网络为用户提供无线长距离数据传输功能，实现物联网网关设备与云端服务器或远程服务器相连。能够将网关上的监测数据通过GPRS通信传输至终端服务器，从而实现远程控制与数据收集。
在本实施例中，所述RF通信模块，RF通信采用TI的CC1101是低成本的1GHz以下的无线收发器，为极低功耗的无线应用而设计，可通过配置实现在315-915MHz的全球工SM开放频段工作。该芯片具备低功耗模式，休眠唤醒模式等各种丰富的功能，可利用这些功能达到高效率的低功耗运行。所述RF通信模块通过433MHz通信协议，与前端的感知网络节点进行通信，进行数据收集与控制命令发布，从而对感知网络节点进行控制，实现节点休眠唤醒模式切换，收集节点的监测数据，达到高效率的低功耗运行。最远通信距离可达300m。
在本实施例中，所述的TCP/IP接口是指集成了lwip协议栈的转换接口，设备预留RJ-45接口，可通过双绞线电缆，连接电脑和路由器等。
在本实施例中，所述网关还包括电源接口，所述的电源接口是指以1117M3为核心的稳压电路，输入电压为4.2～18V，输出电压为3.3V。
利用上述物联网网关的系统，如图2所示，所述系统包括无线传感器网络W1、物联网网关W2、远程服务器W3、云端W4、上位机W5、433M Hz通信协议S1、GPRS网络S2和TCP/IP协议S3，所述上位机与云端或远程服务器相连接设置，所述云端或远程服务器通过GPRS网络与物联网网关的GPRS通信模块相连接设置，进而进行远程通信，或者，所述云端或远程服务器通过TCP/IP协议与物联网网关的TCP/IP接口相连接设置，进而进行有线通信，所述无线传感器网络通过433M Hz通信协议与物联网网关的RF无线通信模块相连接设置。
上述物联网网关最终实现了远程服务器和云端与无线传感网络之间的实时通信。
在本实施例中，所述无线传感器网络由工农业等设备在形成的网络节点组成，是远程服务器或云端控制的终端。
Claims (10)
1.一种物联网网关，其特征在于：所述网关包括CPU、GPRS通信模块、RF无线通信模块、GPS模块、电源接口、TCP/IP接口和外部电源模块，所述GPRS通信模块、RF无线通信模块、GPS模块、电源接口、TCP/IP接口均与CPU相连接设置，所述外部电源模块与电源接口相连接设置，外部电源模块能够提供稳定电源。
2.根据权利要求1所述的物联网网关，其特征在于：所述CPU使用ATMEL公司的8位系列单片机的最高配置的ATmega128a。
3.根据权利要求1所述的物联网网关，其特征在于：所述的GPS模块的定位芯片为U-blox公司的NEO-6M，服务器终端发送命令后，CPU即刻对GPS数据进行解析和上传，无需外置EEPROM就可以掉电保存设置信息。
4.根据权利要求1所述的物联网网关，其特征在于：所述GPRS通信模块利用公用运营商网络GPRS网络为用户提供无线长距离数据传输功能。
5.根据权利要求4所述的物联网网关，其特征在于：所述GPRS通信模块采用高性能的工业级8/16/32位通信处理器和工业级无线模块，同时提供RS232和RS485或RS422接口，可直接连接串口设备，实现数据透明传输功能。
6.根据权利要求1所述的物联网网关，其特征在于：所述RF无线通信模块通过433M通信协议，采用TI的C1101模块。
7.根据权利要求1所述的物联网网关，其特征在于：所述的TCP/IP接口是指集成了lwip协议栈的转换接口，设备预留RJ-45接口。
8.根据权利要求1至7任一项所述的物联网网关，其特征在于：所述网关还包括电源接口，所述的电源接口是指以1117M3为核心的稳压电路，输入电压为4.2～18V，输出电压为3.3V。
9.一种利用如权利要求1至8任一项所述的物联网网关的系统，其特征在于：所述系统包括无线传感器网络、物联网网关、远程服务器、云端、上位机、433M Hz通信协议、GPRS网络和TCP/IP协议，所述上位机与云端或远程服务器相连接设置，所述云端或远程服务器通过GPRS网络与物联网网关的GPRS通信模块相连接设置，进而进行远程通信，或者，所述云端或远程服务器通过TCP/IP协议与物联网网关的TCP/IP接口相连接设置，进而进行有线通信，所述无线传感器网络通过433M Hz通信协议与物联网网关的RF无线通信模块相连接设置。
10.根据权利要求9所述的利用物联网网关的系统，其特征在于：所述无线传感器网络由设备在形成的网络节点组成，是远程服务器或云端控制的终端。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110113715A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-09 | 天津科技大学 | 一种基于物联网的移动测量系统、方法及其应用 |
| CN110597119A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-20 | 上海思彤科技发展有限公司 | 一种钣金喷漆产品 |
| CN110995580A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-10 | 上海硕物天成信息科技有限公司 | 一种多功能物联网网关 |
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