CN209358559U - 一种基于云平台的云网关装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于云平台的云网关装置，包括主控核心模块，主控核心模块与电源管理模块、本地通信模块、远程通信模块及人机交互模块相连，其特征在于，还包括与主控核心模块相连的掉电保持模块及数据存储模块。本实用新型支持掉电保持功能，维持系统掉电时一定时间内的正常工作，在这段时间内进行数据存储，减少由于掉电导致的关键数据丢失。而且，本实用新型支持SD卡对配置数据和历史数据的存储，用户可直接导出并查看。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于云平台的云网关装置，属于工控自动化领域。
背景技术
智能制造的发展使得我国制造业对自动化和信息化产生了迫切的需求，通过对工业现场的各种设备进行数据采集，并能将数据上传到远端系统实现远程在线监控及运维，实现工业物联网的智能化，是设备厂商和服务商的迫切需求。
目前通信技术中的Zigbee、WiFi、Bluetooth等属于短距离通信技术；属于广域网通信技术的LoRa技术是在非授权的频谱上进行传输，其可靠性和安全性都不适合网关应用，而属于广域网通信技术的4G通信技术工作在授权频谱下，可以在大范围内解决自组网覆盖力强、可靠性和安全性高等问题，适合用于云网关上灵活适应当前日益复杂的物联网环境。而且，现有的网关在电压异常时不具备数据保持功能，使得掉电时的一些关键信息及数据无法上报而造成损失。
专利号201611010814.9的发明专利提出了一种低功耗嵌入式云网关，用作构建云存储系统，运行Linux操作系统，装载Web服务器，通过HTTP方式实现文件的上载和分发。采用ARM嵌入式SoC芯片实现低功耗高效率，配置大容量硬盘实现大容量存储，千兆以太网口实现快速分发。此云网关更多的关注于大容量数据的存储。
专利号201621320793.6的实用新型提出了一种智能云网关，涉及到龙芯3A处理器、北桥芯片、南桥芯片、双通道内存件的连接，以及外围接口的接入。此网关更多的关注于国产芯片的使用及主控核心模块的设计。
专利号201420866099.9的发明专利提出了一种云网关及其通信方法，提供了一种云网关及其通信实现方法，更多的在于此云网关与云平台的数据交互和通信方法，实现本地设备与云平台的数据交互。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种连接范围广且传输稳定的云网关，作为工业现场与云平台的通信桥梁。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种基于云平台的云网关装置，包括主控核心模块，主控核心模块与电源管理模块、本地通信模块、远程通信模块及人机交互模块相连，其特征在于，还包括与主控核心模块相连的掉电保持模块及数据存储模块，其中，掉电保持模块包括比较控制单元，比较控制单元的IN+端分别连接电阻R1及电阻R2的一端，电阻R1的另一端连接输入电压，电阻R2的另一端接地，比较控制单元的IN-端分别连接稳压二极管D1的阳极及电阻R3的一端，稳压二极管D1的阴极连接参考电压，电阻R3的另一端接地，电阻R4的一端连接比较控制单元的IN+端，电阻R4的另一端连接比较控制单元的输出端，比较控制单元的输出端与主控核心模块相连。
优选地，所述本地通信模块包括与所述主控核心模块相连的内网模块、串口通信模块及CAN通信模块。
优选地，所述远程通信模块包括与所述主控核心模块相连的外网模块及3G/4G通信模块。
优选地，所述数据存储模块包括与所述主控模块相连的SD卡槽。
本实用新型一方面通过以太网、串口、CAN口等方式，可实现对本地多种设备的数据采集、计算、处理，实现本地数据通信；另一方面，通过以太网、3G/4G模块，可实现与云平台的数据交互实现远程数据通信。同时，本实用新型支持掉电保持功能，维持系统掉电时一定时间内的正常工作，在这段时间内进行数据存储，减少由于掉电导致的关键数据丢失。而且，本实用新型支持SD卡对配置数据和历史数据的存储，用户可直接导出并查看。
本实用新型的有益效果在于：
1)通过选配的内网RJ45接口、RS485接口、CAN口，可以实现对现场各类设备的数据采集，支持Modbus-TCP、Modbus-RTU等通信协议；
2)通过选配的外网RJ45接口和3G/4G模块，可以实现采集数据的上传功能以及对远程参数的配置功能；
3)通过掉电保持模块可实现掉电时对10M数据量的保存及对预设关键控制指令的发送，保证在掉电时能对关键数据进行操作；
4)通过SD卡可实现对掉电数据的存储，以及对配置数据和历史数据的存储及导出查看操作。
附图说明
图1为云网关装置在系统应用中的架构图；
图2为云网关硬件框图；
图3为掉电保持模块的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图2所示，本实用新型一种基于云平台的云网关装置包括主控核心模块1、电源管理模块2、掉电保持模块3、本地通信模块4、远程通信模块5、数据存储模块6及人机交互模块7。
(1)主控核心模块
使用Cortex-A8架构的TI AM3352作为主控芯片，内部集成2个以太网MAC具备6路USART接口，2路CAN接口和2路USB2.0，外置256M的DRAM以及1G的NandFlash作为扩展存储单元。
(2)电源管理模块
输入24VDC±25％；输出200mA、5VDC电源供给CPU模块；通过LDO输出稳态的3.3V电源供给网口、串口、CAN口、3G/4G等模块。
(3)掉电保持模块
如图3所示，包括比较控制单元U1，比较控制单元U1的IN+端分别连接电阻R1及电阻R2的一端，电阻R1的另一端连接输入电压VIN，电阻R2的另一端接地，比较控制单元U1的IN-端分别连接稳压二极管D1的阳极及电阻R3的一端，稳压二极管D1的阴极连接参考电压VT，电阻R3的另一端接地，电阻R4的一端连接比较控制单元U1的IN+端，电阻R4的另一端连接比较控制单元U1的输出端。通过比较控制电路来监控输入电压的变化，当输入电压掉到参考电压12V时给出掉电信号给主控核心模块，使得设备在掉电时的50ms内能够做出相应的响应操作。
(4)本地通信模块
内网通信模块：10/100/1000Mbps自适应，采用外置PHY芯片KSZ8721，与内置MAC进行连接，完成以太网的通信，并且选用内部集成了隔离变压器和RJ-45口的网口接插件HR911110C芯片对电路进行简化。
485通信模块：采用MAX485收发器来实现RS485通信，且RS485总线最大可带32个485设备；
CAN通信模块：采用TI的ISO1050DUBR芯片实现CAN收发通信，接口做静电和隔离处理，速度最高传输可达1Mbps，完全适用于工业需求；
(5)远程通信模块
外网通信模块：10/100/1000Mbps自适应，采用外置PHY芯片KSZ8721，与内置MAC进行连接，完成以太网的通信。
3G/4G通信：选取LTE产品SIM7600CE，性能稳定，外观小巧，性价比高，可以低功耗实现SMS和数据信息的传输。
(6)数据保存模块
通过外置SD卡槽，可选配8G或者16G的Micro SD卡；
(7)人机交互模块：
按键模块：通过时间的长短控制按键的功能，包括重启和恢复出厂操作。
指示灯模块：通过红绿指示灯指示包括2路以太网、串口、CAN口、4G模块、电源等功能的运行状态，特别是错误状态。
结合图1，对本实用新型在系统应用中的具体实施方式作进一步的详细说明：
步骤1：使用上位机配置软件，通过外置的网口，对此网关进行本地参数配置，包括IP地址、云服务器域名、NTP域名等。
步骤2：通过云平台，对云网关运行参数进行远程配置，包括设备信息、报文信息、数据点信息等参数。
步骤3：主控核心模块根据远程配置参数的采集部分配置参数，可实现对以下三类设备的数据采集，并保存于内部DRAM：
1)通过RJ45接口，以Modbus-TCP通信协议与外部带以太网接口的设备及控制器进行数据交互，获取现场数据；
2)通过RS485接口，以Modbus-RTU通信协议与外部的传感器和控制器进行数据交互，获取现场串行数据；
3)通过CAN接口，以CAN通信协议与带CAN接口的设备交互，采集电能质量等参数；
步骤4：主控核心模块根据远程配置参数的上传部分配置参数，选配外网RJ45接口或4G模块，使用MQTT或AMQP通信协议将内部RAM中的数据按照配置的上传时间传输到上层云平台的Azure IoT中心。
步骤5：当电源意外掉电时，此装置可将掉电时50ms内还未上传到云平台的现场数据保存到SD卡中，并可对预设的关键指令进行发送，等电源恢复后可将SD卡中的掉电数据重新上传到云平台。
Claims (4)
1.一种基于云平台的云网关装置，包括主控核心模块，主控核心模块与电源管理模块、本地通信模块、远程通信模块及人机交互模块相连，其特征在于，还包括与主控核心模块相连的掉电保持模块及数据存储模块，其中，掉电保持模块包括比较控制单元(U1)，比较控制单元(U1)的IN+端分别连接电阻R1及电阻R2的一端，电阻R1的另一端连接输入电压(VIN)，电阻R2的另一端接地，比较控制单元(U1)的IN-端分别连接稳压二极管D1的阳极及电阻R3的一端，稳压二极管D1的阴极连接参考电压(VT)，电阻R3的另一端接地，电阻R4的一端连接比较控制单元(U1)的IN+端，电阻R4的另一端连接比较控制单元(U1)的输出端，比较控制单元(U1)的输出端与主控核心模块相连。
2.如权利要求1所述的一种基于云平台的云网关装置，其特征在于，所述本地通信模块包括与所述主控核心模块相连的内网模块、串口通信模块及CAN通信模块。
3.如权利要求1所述的一种基于云平台的云网关装置，其特征在于，所述远程通信模块包括与所述主控核心模块相连的外网模块及3G/4G通信模块。
4.如权利要求1所述的一种基于云平台的云网关装置，其特征在于，所述数据存储模块包括与所述主控核心模块相连的SD卡槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821909254.5U CN209358559U (zh) | 2018-11-20 | 2018-11-20 | 一种基于云平台的云网关装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821909254.5U CN209358559U (zh) | 2018-11-20 | 2018-11-20 | 一种基于云平台的云网关装置 |
Publications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN209358559U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113395177A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-14 | 浙江亿邦通信科技有限公司 | 一种5g网关的掉电保护方法 |
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2018
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Cited By (2)
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| CN113395177A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-14 | 浙江亿邦通信科技有限公司 | 一种5g网关的掉电保护方法 |
| CN113395177B (zh) * | 2021-06-10 | 2022-05-17 | 浙江亿邦通信科技有限公司 | 一种5g网关的掉电保护方法 |
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