CN207939537U - 一种智能网关系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于网关技术领域，提供一种智能网关系统。该智能网关系统包括RS485通信接口模块、主控芯片模块、以太网通信接口模块、Modbus Tcp通信协议控制器、电源模块以及物联网开放平台，通过通信接口模块采集外部设备的状态信息并将状态信息传输至主控芯片模块，主控芯片模块根据接收的外部设备的状态信息进行运算处理并将处理获取的数据信息通过以太网通信接口模块发送给Modbus Tcp通信协议控制器，Modbus Tcp通信协议控制器根据Modbus Tcp通信协议将数据信息转换成与物联网开放平台对接的标准数据并传输给物联网开放平台，物联网开放平台通过终端对外部设备进行操作。该智能网关系统能够实现对多个设备进行智能控制管理，并且控制效果好、成本低。

Description

一种智能网关系统

技术领域

本实用新型属于网关技术领域，特别涉及一种智能网关系统。

背景技术

网关是高层上的一种互联设备，它具有协议转换，数据重新分组的功能，以便在不同类型(不同格式、协议、结构)的网之间通信，也就是能够连接不同网络的软件和硬件结合的产品；网关能在OSI模型(Open System Interconnection Reference Model)的所有层上运行，建立和管理会话，传输已经编码的数据，并解析逻辑和物理地址数据。

现有的智能网关系统，功能单一，一个网关只能连接一家建筑能源采集系统或者一家建筑的某台设备，如果要对传统的多家建筑能源采集系统或者多家建筑的多台设备进行统一控制管理，那么需要多个网关才能实现，从而增加了多家建筑的能源采集系统和多台常用设备的物联网平台集成的难度，此外，增加网关数量，不仅导致硬件成本增加，还会增加接线的数量，使线路稳定性和可靠性降低，导致智能控制效果差。

综上所述，现有的智能网关系统存在智能控制效果差以及成本高的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种智能网关系统，旨在解决现有技术中存在现有的智能网关设备存在智能控制效果差以及成本高的问题。

本实用新型是这样实现的，本实用新型提供一种智能网关系统，所述智能网关系统包括RS485通信接口模块、主控芯片模块、以太网通信接口模块、Modbus Tcp通信协议控制器、电源模块以及物联网开放平台。

所述RS485通信接口模块的信号输入端与第一外部设备的信号输出端连接，所述RS485通信接口模块的信号输出端与所述主控芯片模块的第一端连接，所述主控芯片模块的第二端与所述以太网通信接口模块的第一端连接，所述以太网通信接口模块的第二端与所述Modbus Tcp通信协议控制器的第一端连接，所述Modbus Tcp通信协议控制器的第二端与所述物联网开放平台的数据输入端连接，所述物联网开放平台的数据输出端与终端连接，所述RS485通信接口模块的电源端、所述主控芯片模块的第三端、所述以太网通信接口模块的第三端以及所述Modbus Tcp通信协议控制器的第三端均连接至所述电源模块的电压输出端，所述电源模块的电压输入端连接工作电压。

所述电源模块给所述RS485通信接口模块、所述主控芯片模块、所述以太网通信接口模块以及所述Modbus Tcp通信协议控制器提供电源；所述RS485通信接口模块用于采集所述第一外部设备的状态信息，并将所述状态信息传输至所述主控芯片模块；所述主控芯片模块根据接收的所述第一外部设备的状态信息进行运算处理，并将经过运算处理获取的数据信息通过所述以太网通信接口模块发送给所述Modbus Tcp通信协议控制器；所述Modbus Tcp通信协议控制器用于接收所述主控芯片模块发送的所述数据信息，并根据Modbus Tcp通信协议将所述数据信息转换成与所述物联网开放平台对接的标准数据，并将所述标准数据传输给所述物联网开放平台；所述物联网开放平台根据接收的所述数据信息获取所述第一外部设备的状态，并将所述第一外部设备的状态发送给所述终端，使所述终端通过所述物联网开放平台对所述第一外部设备进行操作。

所述第一外部设备包括电表、水表以及气表，所述电表的信号输出端、所述水表的信号输出端以及所述气表的信号输出端共同形成第一外部设备的信号输出端。

所述智能网关系统还包括建筑BAS(Building Automation System)系统，所述建筑BAS系统的第一端和第二端分别连接所述以太网通信接口模块的第二端和所述ModbusTcp通信协议控制器的第一端；所述建筑BAS系统用于对所述第一外部设备的开关状态进行监视和控制。

所述智能网关系统还包括RS232通信接口模块，所述RS232通信接口模块的信号输入端与第二外部设备的信号输出端连接，所述RS232通信接口模块的信号输出端与所述主控芯片模块的第四端连接。

所述第二外部设备包括空调、照明、水泵以及电梯，所述空调的信号输出端、所述照明的信号输出端、所述水泵的信号输出端以及所述电梯的信号输出端共同形成所述第二外部设备的信号输出端

所述智能网关系统还包括USB接口模块，所述USB接口模块与所述主控芯片模块的第五端连接。

所述USB接口模块包括两个USB接口。

所述智能网关系统还包括指示灯接口模块，所述指示灯接口模块的第一端与所述主控芯片模块的第六端连接，所述指示灯接口模块的第二端与相应外部设备的指示灯连接。

所述电源模块包括DC/DC电源单元和隔离电源单元；所述DC/DC电源单元的电压输入端和隔离电源单元的电压输入端共同构成所述电源模块的电压输入端，所述DC/DC电源单元的电压输出端和隔离电源单元的电压输出端共同构成所述电源模块的电压输出端；所述DC/DC电源单元用于给所述主控芯片模块、所述以太网通信接口模块、所述Modbus Tcp通信协议控制器、所述RS232通信接口模块、所述USB接口模块以及指示灯接口模块供电；所述隔离电源单元给RS485通信接口模块提供独立电源。

所述物联网开放平台包括自动识别单元、存储单元以及标准数据接口单元，所述标准数据接口单元的输入端为所述物联网开放平台的数据输入端、所述标准数据接口单元的输出端与所述自动识别单元的输入端连接，所述自动识别单元的输出端与所述存储单元的数据输入端连接，所述存储单元的数据输出端为所述物联网开放平台的数据输出端。

所述物联网开放平台包括QQ物联平台，使所述终端通过所述QQ物联平台对所述第一外部设备以及第二外部设备进行操作。

本实用新型提供的智能网关系统的有益效果在于，通过通信接口模块采集外部设备的状态信息并将状态信息传输至主控芯片模块，主控芯片模块根据接收的外部设备的状态信息进行运算处理并将处理获取的数据信息通过以太网通信接口模块发送给ModbusTcp通信协议控制器，Modbus Tcp通信协议控制器根据Modbus Tcp通信协议将数据信息转换成与物联网开放平台对接的标准数据并传输给物联网开放平台，物联网开放平台根据接收的数据信息获取外部设备的状态并发送给终端，使终端通过物联网开放平台对外部设备进行操作，该智能网关系统对传统多家建筑能源采集系统或者对多家建筑的常用设备进行物联网平台集成，实现了对建筑BAS系统的云端控制，可用于连接多家建筑的电表、水表以及气表或者多家建筑的空调、照明、升泵以及电梯等，通过一个智能网关系统便可实现传统的多个网关才能实现的功能，并且可随时随地的对外部设备进行监视和操作控制，不仅提高了工作效率，还可最大限度的节约能源，以及降低建筑的后期运行和维护成本。解决现有技术中存在现有的智能网关设备存在智能控制效果差以及成本高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例所提供的智能网关系统的模块结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例所提供的智能网关系统的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本实用新型一种实施例提供一种智能网关系统，图1示出了本实用新型实施例所提供的智能网关系统的模块结构，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本实用新型实施例所提供的智能网关系统，智能网关系统包括RS485通信接口模块11、主控芯片模块10、以太网通信接口模块12、Modbus Tcp通信协议控制器14、电源模块16以及物联网开放平台15。

其中，RS485通信接口模块11的信号输入端与第一外部设备的信号输出端连接，RS485通信接口模块11的信号输出端与主控芯片模块10的第一端连接，主控芯片模块10的第二端与以太网通信接口模块12的第一端连接，以太网通信接口模块12的第二端与ModbusTcp通信协议控制器14的第一端连接，Modbus Tcp通信协议控制器14的第二端与物联网开放平台15的数据输入端连接，物联网开放平台15的数据输出端与终端连接，RS485通信接口模块11的电源端、主控芯片模块10的第三端、以太网通信接口模块12的第三端以及ModbusTcp通信协议控制器14的第三端均连接至电源模块16的电压输出端，电源模块16的电压输入端连接工作电压。

具体的，电源模块16给RS485通信接口模块11、主控芯片模块10、以太网通信接口模块12以及Modbus Tcp通信协议控制器14提供电源；RS485通信接口模块11用于采集第一外部设备的状态信息，并将状态信息传输至主控芯片模块10；主控芯片模块10根据接收的第一外部设备的状态信息进行运算处理，并将经过运算处理获取的数据信息通过以太网通信接口模块12发送给Modbus Tcp通信协议控制器14；Modbus Tcp通信协议控制器14用于接收主控芯片模块10发送的数据信息，并根据Modbus Tcp通信协议将数据信息转换成与物联网开放平台15对接的标准数据，并将标准数据传输给物联网开放平台15；物联网开放平台15根据接收的数据信息获取第一外部设备的状态，并将第一外部设备的状态发送给终端，使终端通过物联网开放平台15对第一外部设备进行操作。

在本实施例中，该智能网关系统通过通信接口模块采集外部设备的状态信息并将状态信息传输至主控芯片模块，主控芯片模块根据接收的外部设备的状态信息进行运算处理并将处理获取的数据信息通过以太网通信接口模块发送给Modbus Tcp通信协议控制器，Modbus Tcp通信协议控制器根据Modbus Tcp通信协议将数据信息转换成与物联网开放平台对接的标准数据并传输给物联网开放平台，物联网开放平台根据接收的数据信息获取外部设备的状态并发送给终端，使终端通过物联网开放平台对外部设备进行操作，该智能网关系统对传统多家建筑能源采集系统进行物联网平台集成，实现了传统多家建筑能源采集系统的云端控制，可用于连接多家建筑的电表、水表以及气表等，通过一个智能网关系统便可实现传统的多个网关才能实现的功能，并且可随时随地的对外部设备进行监视和操作控制，不仅提高了工作效率，还降低了人工成本和硬件成本。

Modbus Tcp通信协议控制器包括RS232接口、RS485接口以及以太网口，其一般采用以太网口，支持在同一平台上运行多种应用，例如：水表、电表、气表以及建筑自控设备；Modbus Tcp通信协议是基于以太网TCP/IP的Modbus协议，是一种简单的客户机/服务器应用协议，客户机可以向服务器发送请求，服务器分析请求、处理请求，并向客户器应答。

需要说明的是，在本实施例中，Modbus Tcp通信协议控制器14可以通过采用W5500实现，W5500由硬件TCP/IP协议栈、802.3以太网MAC以及10BaseT/100Base-T以太网PHY集成构成，硬件TCP/IP协议栈采用硬件逻辑门电路实现复杂的TCP/IP协议栈，其支持TCP，UDP，ICMP，ARP等协议，能够在32bytes片上缓存供TCP/IP包处理，可以实现建立以太网接口与物联网开放平台通信的桥梁。

需要说明的是，在本实施例中，主控芯片模块10包括CPU、ARM以及FLASH芯片。

其中，FLASH芯片通过SPI接口连接CPU，CPU连接有RGMLL接口，以太网接口模块300通过RGMLL接口连接CPU。

具体的，CPU选用双核ARMv8 Cortex-A53 CPU，其型号为Marvell 88F3700，其最高主频可达到1.2GHz，支持DDR3和DDR4内存。

需要说明的是，在本实施例中，第一外部设备包括电表、水表以及能耗表，电表的信号输出端、水表的信号输出端以及能耗表的信号输出端共同形成第一外部设备的信号输出端。

具体的，第一外部设备可以包括一家建筑的一个电表、一个水表以及一个气表，还可以包括多家建筑的多个电表或者多个水表或者多个气表。该智能网关系统通过对传统多家建筑能源采集系统的物联网平台集成，可用于连接多家建筑的能源耗表，节约成本，并且实现了对建筑BAS系统的云端控制。

在本实施例中，智能网关系统还包括建筑BAS系统，建筑BAS系统的第一端和第二端分别连接以太网通信接口模块和Modbus Tcp通信协议控制器。其中，建筑BAS系统用于对第一外部设备的开关状态进行监视和控制。

建筑BAS系统包括市电网、市电断路器、接触器、多个小型断路器以及多个负载，市电断路器的输入端与市电网的输出端连接，多个小型断路器共接并通过接触器与市电断路器的输出端连接，多个小型断路器与多个负载一一对应连接。其中，市电断路器和小型断路器用于控制负载的通断。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，本实用新型实施例所提供的智能网关系统还包括RS232通信接口模块17，RS232通信接口模块17的信号输入端与第二外部设备的信号输出端连接，RS232通信接口模块17的信号输出端与主控芯片模块10的第四端连接。

需要说明的是，在本实施例中，第二外部设备包括空调、照明、水泵以及电梯，空调的信号输出端、照明的信号输出端、水泵的信号输出端以及电梯的信号输出端共同形成第二外部设备的信号输出端。

具体的，第二外部设备可以包括一家建筑的空调、照明、水泵以及电梯，还可以包括多家建筑的空调、照明、水泵以及电梯，该智能网关系统通过对多家建筑的常用设备的物联网平台集成，可连接多家建筑的空调、照明、水泵以及电梯，实时控制常用设备的运行状态，可最大限度的节约能源，以及降低建筑的后期运行和维护成本。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，本实用新型实施例所提供的智能网关系统还包括USB接口模块18，USB接口模块18与主控芯片模块10的第五端连接。

其中，USB接口模块18包括两个USB接口。

需要说明的是，在本实施例中，USB接口可用于连接U盘、摄像机以及投影仪。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，本实用新型实施例所提供的智能网关系统还包括指示灯接口模块19，指示灯接口模块19的第一端与主控芯片模块10的第六端连接，指示灯接口模块19的第二端与相应外部设备的指示灯连接。

需要说明的是，在本实施例中，电源模块16包括DC/DC电源单元和隔离电源单元。

其中，DC/DC电源单元的电压输入端和隔离电源单元的电压输入端共同构成电源模块16的电压输入端，DC/DC电源单元的电压输出端和隔离电源单元的电压输出端共同构成电源模块16的电压输出端。

具体的，DC/DC电源单元用于给主控芯片模块10、以太网通信接口模块12、ModbusTcp通信协议控制器14、RS232通信接口模块、USB接口模块以及指示灯接口模块供电；隔离电源单元给RS485通信接口模块11提供独立电源。

需要说明的是，在本实施例中，物联网开放平台可以为服务器，服务器通过无线网络与终端连接。

在另一种实施例中，物联网开放平台15包括自动识别单元、存储单元以及标准数据接口单元。

其中，标准数据接口单元的输入端为物联网开放平台15的数据输入端、标准数据接口单元的输出端与自动识别单元的输入端连接，自动识别单元的输出端与存储单元的数据输入端连接，存储单元的数据输出端为物联网开放平台15的数据输出端。

具体的，标准数据接口单元用于接收Modbus Tcp通信协议控制器14发送的数据，自动识别单元用于识别接收到的数据信息是否为标准数据，存储单元对经过识别的标准数据进行存储。

需要说明的是，在本实施例中，物联网开放平台15包括QQ物联平台，使终端通过QQ物联平台对第一外部设备以及第二外部设备进行操作。

本实用新型提供的智能网关系统，通过通信接口模块采集外部设备的状态信息并将状态信息传输至主控芯片模块，主控芯片模块根据接收的外部设备的状态信息进行运算处理并将处理获取的数据信息通过以太网通信接口模块发送给Modbus Tcp通信协议控制器，Modbus Tcp通信协议控制器根据Modbus Tcp通信协议将数据信息转换成与物联网开放平台对接的标准数据并传输给物联网开放平台，物联网开放平台根据接收的数据信息获取外部设备的状态并发送给终端，使终端通过物联网开放平台对外部设备进行操作，该智能网关系统对传统多家建筑能源采集系统或者对多家建筑的常用设备进行物联网平台集成，实现了对建筑BAS系统的云端控制，可用于连接多家建筑的电表、水表以及气表或者多家建筑的空调、照明、升泵以及电梯等，通过一个智能网关系统便可实现传统的多个网关才能实现的功能，并且可随时随地的对外部设备进行监视和操作控制，不仅提高了工作效率，还可最大限度的节约能源，以及降低建筑的后期运行和维护成本。解决现有技术中存在现有的智能网关设备存在智能控制效果差以及成本高的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种智能网关系统，其特征在于，所述智能网关系统包括RS485通信接口模块、主控芯片模块、以太网通信接口模块、Modbus Tcp通信协议控制器、电源模块以及物联网开放平台；

所述RS485通信接口模块的信号输入端与第一外部设备的信号输出端连接，所述RS485通信接口模块的信号输出端与所述主控芯片模块的第一端连接，所述主控芯片模块的第二端与所述以太网通信接口模块的第一端连接，所述以太网通信接口模块的第二端与所述Modbus Tcp通信协议控制器的第一端连接，所述Modbus Tcp通信协议控制器的第二端与所述物联网开放平台的数据输入端连接，所述物联网开放平台的数据输出端与终端连接，所述RS485通信接口模块的电源端、所述主控芯片模块的第三端、所述以太网通信接口模块的第三端以及所述Modbus Tcp通信协议控制器的第三端均连接至所述电源模块的电压输出端，所述电源模块的电压输入端连接工作电压；

所述电源模块给所述RS485通信接口模块、所述主控芯片模块、所述以太网通信接口模块以及所述Modbus Tcp通信协议控制器提供电源；

所述RS485通信接口模块用于采集所述第一外部设备的状态信息，并将所述状态信息传输至所述主控芯片模块；

所述主控芯片模块根据接收的所述第一外部设备的状态信息进行运算处理，并将经过运算处理获取的数据信息通过所述以太网通信接口模块发送给所述Modbus Tcp通信协议控制器；

所述Modbus Tcp通信协议控制器用于接收所述主控芯片模块发送的所述数据信息，并根据Modbus Tcp通信协议将所述数据信息转换成与所述物联网开放平台对接的标准数据，并将所述标准数据传输给所述物联网开放平台；

所述物联网开放平台根据接收的所述数据信息获取所述第一外部设备的状态，并将所述第一外部设备的状态发送给所述终端，使所述终端通过所述物联网开放平台对所述第一外部设备进行操作。

2.如权利要求1所述的智能网关系统，其特征在于，所述第一外部设备包括电表、水表以及气表，所述电表的信号输出端、所述水表的信号输出端以及气表的信号输出端共同形成第一外部设备的信号输出端。

3.如权利要求1所述的智能网关系统，其特征在于，所述智能网关系统还包括建筑BAS系统，所述建筑BAS系统的第一端和第二端分别连接所述以太网通信接口模块的第二端和所述Modbus Tcp通信协议控制器的第一端；

所述建筑BAS系统用于对所述第一外部设备的开关状态进行监视和控制。

4.如权利要求1所述的智能网关系统，其特征在于，所述智能网关系统还包括RS232通信接口模块，所述RS232通信接口模块的信号输入端与第二外部设备的信号输出端连接，所述RS232通信接口模块的信号输出端与所述主控芯片模块的第四端连接。

5.如权利要求4所述的智能网关系统，其特征在于，所述第二外部设备包括空调、照明、水泵以及电梯，所述空调的信号输出端、所述照明的信号输出端、所述水泵的信号输出端以及所述电梯的信号输出端共同形成所述第二外部设备的信号输出端。

6.如权利要求1所述的智能网关系统，其特征在于，所述智能网关系统还包括USB接口模块，所述USB接口模块与所述主控芯片模块的第五端连接。

7.如权利要求1所述的智能网关系统，其特征在于，所述智能网关系统还包括指示灯接口模块，所述指示灯接口模块的第一端与所述主控芯片模块的第六端连接，所述指示灯接口模块的第二端与相应外部设备的指示灯连接。

8.如权利要求6所述的智能网关系统，其特征在于，所述电源模块包括DC/DC电源单元和隔离电源单元；

所述DC/DC电源单元的电压输入端和隔离电源单元的电压输入端共同构成所述电源模块的电压输入端，所述DC/DC电源单元的电压输出端和隔离电源单元的电压输出端共同构成所述电源模块的电压输出端；

所述DC/DC电源单元用于给所述主控芯片模块、所述以太网通信接口模块、所述ModbusTcp通信协议控制器、所述RS232通信接口模块、所述USB接口模块以及指示灯接口模块供电；

所述隔离电源单元给RS485通信接口模块提供独立电源。

9.如权利要求1所述的智能网关系统，其特征在于，所述物联网开放平台包括自动识别单元、存储单元以及标准数据接口单元，所述标准数据接口单元的输入端为所述物联网开放平台的数据输入端、所述标准数据接口单元的输出端与所述自动识别单元的输入端连接，所述自动识别单元的输出端与所述存储单元的数据输入端连接，所述存储单元的数据输出端为所述物联网开放平台的数据输出端。

10.如权利要求1所述的智能网关系统，其特征在于，所述物联网开放平台包括QQ物联平台，使所述终端通过所述QQ物联平台对所述第一外部设备以及第二外部设备进行操作控制。