CN211127835U - 一种路灯智慧网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及是一种路灯智慧网关，包括交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429，交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429之间通过第五UART传输线和第一MIDI传输线实施通信，控制芯片STM32F429连接有外接通信插口，控制芯片STM32F429还有供电远程配置管理模块ECLECTRIC MESURING、继电器控制模块RELAY，交换机芯片BCM53344 POE连接有POE电源模块和SFP/LC/SC电气接口。本实用新型的有益效果是：本结构通过交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429组合分别实施供电设备与信号通讯设备同时管理的模式，解决设备远程故障诊断。

Description

一种路灯智慧网关

技术领域

本实用新型具体涉及一种路灯智慧网关。

背景技术

随着城市智能化技术的不断发展、各行业都各自实现智能化，导致城市各种监控杆，线路错综复杂，形成了城市蜘蛛网，给城市美化带来难度。利用路灯灯杆做载体，把需要的LED灯、摄像监控、充电桩、LED广告屏以及环境等城市相关智能设备集成在一起，共用通讯网路，避免重复建设。

目前存在问题是:在智慧灯杆管理设备中，主要侧重信号通讯，各类设备万一出现故障，无法远程诊断。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种用设备供电与信号通讯同时管理的模式，解决设备远程故障智能诊断的路灯智慧网关。

本实用新型描述的一种路灯智慧网关，包括交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429，交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429之间通过第五UART传输线和第一MIDI传输线实施通信，控制芯片STM32F429连接有外接通信插口，控制芯片STM32F429还有供电远程配置管理模块ECLECTRIC MESURING、继电器控制模块RELAY，交换机芯片BCM53344POE连接有POE电源模块和SFP/LC/SC光纤接口。

具体进一步，所述外接通信插口包括ZIGBEE通信模块、LORA通信模块、4G通信模块、5G通信模块、第一MAX3232通信模块和第一RS485通信模块。

具体进一步，所述供电远程配置管理模块ECLECTRIC MESURING包括第一供电控制芯片U39和第二供电控制芯片U40，第一供电控制芯片U39分别连接有第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2和第三电流互感器CT3，第二供电控制芯片U40分别连接有第四电流互感器CT4、第五电流互感器CT5和电压互感器VT1。

具体进一步，所述控制芯片STM32F429还连接有DI输入信号口、DO输出信号口、AI模拟量输入口、AO模拟量输出口、PWM脉冲宽度调制接口和USB插口。

具体进一步，所述STM32F429还连接有CAN接口和第二非易失性存储器FLASH2。

具体进一步，所述交换机芯片BCM53344还连接有第一非易失性存储器FLASH1和DDR3内存。

具体进一步，所述交换机芯片BCM53344还连接有第二MAX3232通信模块、第二RS485通信模块和RJ45接口。

具体进一步，所述交换机芯片BCM53344还连接有SPI串行外设接口。

本实用新型的有益效果是：本结构通过交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429组合分别实施设备供电与信号通讯同时管理的模式，解决设备远程故障智能诊断。

附图说明

图1是本实用新型的电路连接图。

图2是本实用新型的ZIGBEE通信模块、LORA通信模块和控制芯片STM32F429相连接示意图。

图3是USB插口与控制芯片STM32F429相连接示意图。

图4是第一RS485通信模块与控制芯片STM32F429相连接示意图。

图5是继电器控制模块RELAY与控制芯片STM32F429相连接示意图。

图6是第一MAX3232通信模块与控制芯片STM32F429相连接示意图。

图7是第二非易失性存储器FLASH1与控制芯片STM32F429相连接示意图。

图8是供电远程配置管理模块ECLECTRIC MESURING与控制芯片STM32F429相连接示意图。

图9是4G通信模块与控制芯片与STM32F429相连接示意图。

图10是DI输入信号口和DO输出信号口分别与控制芯片STM32F429相连接示意图。

图11是CAN接口与控制芯片STM32F429相连接示意图。

图12是AI模拟量输入口和AO模拟量输出口分别与控制芯片STM32F429相连接示意图。

图13是DDR3内存与交换机芯片BCM53344相连接示意图。

图14是RJ45接口与交换机芯片BCM53344相连接示意图。

图15是SFP/LC/SC光纤接口与交换机芯片BCM53344相连接示意图。

图16是SPI串行外设接口与交换机芯片BCM53344相连接示意图。

图17是5G通信模块与控制芯片STM32F429相连接示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图17所示，本实用新型描述的一种路灯智慧网关，包括交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429，交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429之间通过第五UART传输线和第一MIDI传输线实施通信，控制芯片STM32F429连接有外接通信插口，控制芯片STM32F429还有供电远程配置管理模块ECLECTRIC MESURING、继电器控制模块RELAY，交换机芯片BCM53344的 MIDI2接口带有POE电源模块和SFP/LC/SC光纤接口。本结构通过交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429组合分别实施供电设备与信号通讯设备同时管理的模式，解决设备远程故障诊断。其中电气接口RJ45用于连接LED显示屏和信息触摸屏POE电源模块用于太网终端设备，如无线局域网接入点AP、安全网络摄像机，以及其他一些基于IP的终端伟输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电能力。继电器控制模块RELAY用于控制强电开关，并且用强电信息和弱电信息相结合，解决故障诊断准确，减少设备维护难度。即全方位检测全部的连接设备。

SFP光纤接口用于连接ONU组网，ONU组网 (Optical Network Unit) 光网络单元，ONU分为有源光网络单元和无源光网络单元。一般把装有包括光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器网络监控的设备叫做光节点。PON使用单光纤连接到OLT，然后OLT连接到ONU。ONU提供数据、IPTV（即交互式网络电视），语音（使用IAD，即Integrated Access Device综合接入设备）等业务，真正实现 “triple-play”应用。

本路灯智慧网关采用多种模式通信模块，例如，本实用新型所述外接通信插口包括ZIGBEE通信模块、LORA通信模块、4G通信模块、5G通信模块、第一MAX3232通信模块和第一RS485通信模块。上述的通信模块能实施对外界进行通信，把整个路灯智慧网关的使用情况反馈指定接收信号装置，例如移动终端手机等。其中能适合大多数主流通信模块，选择其中之一进行连接，或者多种连接。

如图8所示，所述供电远程配置管理模块ECLECTRIC MESURING包括第一供电控制芯片U39和第二供电控制芯片U40，第一供电控制芯片U39分别连接有第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2和第三电流互感器CT3，第二供电控制芯片U40分别连接有第四电流互感器CT4、第五电流互感器CT5和电压互感器VT1。其中，第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2、第三电流互感器CT3、第四电流互感器CT4和第五电流互感器CT5分别用于检测电流状态，将电流参数分别向第一供电控制芯片U39和第二供电控制芯片U40反馈，第一供电控制芯片U39和第二供电控制芯片U40分别向控制芯片STM32F429反馈。

电阻R127和电阻R129相串联，电容C94和电容C98相串联，电阻R127和电阻R129的公共端与电容C94和电容C98的公共端相连接，并且第一电流互感器CT1的2脚连接有电阻R125，第一电流互感器CT1的1脚连接有电阻R132；

第二电流互感器CT2的2脚连接有电阻R134，第二电流互感器CT2的1脚和2脚并联有电阻R137和电容C107。

第三电流互感器CT3的2脚连接有电阻R140，第三电流互感器CT3的1脚连接有电阻R147，电阻R143和电阻144相串联，电容C112和电容C115相串联，电阻R143和电阻144的公共端与电容C112和电容C115的公共端相连接。

第一供电控制芯片U39的1脚连接有电容C102，第一供电控制芯片U39的7脚和8脚并联有电容C109。

第一供电控制芯片U39的16脚连接有电容C101，第一供电控制芯片U39的14脚和15脚并联电阻R136。晶体振荡器CRY1、电容C106和电容C111组成第一谐振电路。

第四电流互感器CT4的2脚连接有电阻R126，第四电流互感器CT4的1脚连接有电阻R133，电阻R128和电阻R130相串联，电容C108和电容C100相串联，电阻R128和电阻R130的公共端与电容C108和电容C100的公共端相连接；

第五电流互感器CT5的2脚连接有电阻R135，电阻R138和电容C108相并联。

电压互感器VT1的输入端连接有电阻R141，电容C113和电容C116相串联，电阻R142和电阻R146相串联，电容C113和电容C116的公共端与电阻R142和电阻R146的公共端相连接。

第二供电控制芯片U40的1脚还连接有电容C118，第二供电控制芯片U40的7脚和8脚并接有电容C122。第二供电控制芯片U40的16脚连接有电容C114，第二供电控制芯片U40的15脚连接有电阻R148，第二供电控制芯片U40的14脚连接有电容C120，第二供电控制芯片U40连接有由晶体振荡器CRY2、电容C121和电容C124组成第二谐振电路。

所述控制芯片STM32F429还连接有DI输入信号口、DO输出信号口、AI模拟量输入口、AO模拟量输出口、PWM脉冲宽度调制接口和USB插口。

所述STM32F429还连接有CAN接口和第二非易失性存储器FLASH2。所述交换机芯片BCM53344还连接有第一非易失性存储器FLASH1和DDR3内存。第二非易失性存储器FLASH2和第一非易失性存储器FLASH1采用同样的电路，并且提供数据存储功能，分别服务于交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429，DDR3内存为交换机芯片BCM53344提供运行所需数据交换。所述交换机芯片BCM53344还连接有第二MAX3232通信模块、第二RS485通信模块和RJ45接口。第二MAX3232通信模块、第二RS485通信模块与外界实施通信。交换机芯片BCM53344用于控制控制芯片STM32F429的工作状态。SFP接口用于连接光纤环网，光纤环网是为了防止光纤网络中任何一条连接线断掉，影响连接中的一个区域所带来的网络安全隐患。它能防止一处连接发生故障而影响整体网络，使网络处于冗余模式，光纤环网的优势在于它是目前最先进的网络拓扑结构，它的自愈性功能好，具有生存力强，网络传输稳定和可靠性高等优点。所述交换机芯片BCM53344还连接有SPI串行外设接口。

如图2所示，公开了ZIGBEE通信模块、LORA通信模块和控制芯片STM32F429之间相连接关系，ZIGBEE通信模块也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠和安全。

LORA通信模块的特性传输距离：城镇可达2-5 Km ，郊区可达15 Km 。工作频率：ISM 频段，包括433、868、915 MH等。标准：IEEE 802.15.4g，调制方式：基于扩频技术，线性调制扩频（CSS）的一个变种，具有前向纠错（FEC）能力，容量为：一个LoRa网关可以连接上千上万个LoRa节点；电池寿命不：长达10年。安全采用：AES128加密；传输速率为：几百到几十Kbps。

如图3所示，USB插口与控制芯片STM32F429相连接，控制芯片STM32F429可以通过USB插口读取外界数据，USB插口插置有USB闪存盘，USB闪存盘存储数据，USB插口还可以外接设备，例如摄像头。

如图4所示，第一RS485通信模块与控制芯片STM32F429相连接，第一RS485通信模块的通信速率快，最大传输速度可以达到 10Mb/s 以上。可以在总线上进行联网实现多机通信，总线上允许挂多个收发器，有可以挂 32、64、128、256 等不同个设备的驱动器。

如图5所示，继电器控制模块RELAY与控制芯片STM32F429相连接。继电器控制模块RELAY包括四组继电器和继电器控制芯片U35组成，继电器控制芯片U35控制至少一个继电器实施工作，继电器控制设备通断作用。

如图6所示，第一MAX3232通信模块与控制芯片STM32F429相连接，第一MAX3232通信模块max3232采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时能够实现真正的RS-232性能，确保在120kbps数据速率，同时保持RS-232输出电平。

如图7所示，第二非易失性存储器FLASH1与控制芯片STM32F429相连接。第二非易失性存储器FLASH1用于存储控制芯片STM32F429的数据参数。

如图9所示，4G通信模块与控制芯片STM32F429相连接。4G通信模块能支持多种网络制式，支持LTE-FDD、LET-TDD、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA、GSM等多种频段，无线速率下行可达到 150Mbps,上行速率最高可以达到 50Mbps的网络传输数据产品。

如图10所示，DI输入信号口和DO输出信号口分别与控制芯片STM32F429相连接。DI输入信号口和DO输出信号口组成的通信功能，能支持GPRS和短消息双通道传输数据；支持多中心数据通信。

如图11所示，CAN接口与控制芯片STM32F429相连接，CAN接口 即控制器局域网络。其中CAN接口的数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他（一个或多个）节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序，高优先级节点信息在134μs通信;多个节点同时发起通信时，优先级低的避让优先级高的，不会对通信线路造成拥塞;通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M）； CAN总线传输介质可以是双绞线，同轴电缆。CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量，实时性要求比较高，多主多从或者各个节点平等的现场中使用。

如图12所示，AI模拟量输入口和AO模拟量输出口分别与控制芯片STM32F429相连接，AI模拟量输入口的物理量有温度、压力、流量等，这些物理量由相应的传感器感应测得，往往经过变送器转变为电信号送入控制器的模拟输入口。AO模拟量输出口AO用于控制外部设备。

如图13所示，DDR3内存与交换机芯片BCM53344相连接，用于提供储存数据。

如图14所示，RJ45接口与交换机芯片BCM53344相连接。RJ45接口用于接入LED路灯、环境摄像头、充电桩、交通指示灯和交通监控器。

如图15所示，SFP/LC/SC光纤接口与交换机芯片BCM53344相连接。光纤接口用于连接ONU组网和光纤环网。

如图16所示，SPI串行外设接口与交换机芯片BCM53344相连接。

如图17所示，5G通信模块与控制芯片STM32F429相连接。5G通信模块用于与外界通信。

上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种路灯智慧网关， 其特征在于：包括交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429，交换机芯片BCM53344和控制芯片STM32F429之间通过第五UART传输线和第一MIDI传输线实施通信，控制芯片STM32F429连接有外接通信插口，控制芯片STM32F429还有供电远程配置管理模块ECLECTRIC MESURING、继电器控制模块RELAY，交换机芯片BCM53344 POE连接有POE电源模块和SFP/LC/SC光纤接口。

2.根据权利要求1所述的一种路灯智慧网关，其特征在于：所述外接通信插口包括ZIGBEE通信模块、LORA通信模块、4G通信模块、5G通信模块、第一MAX3232通信模块和第一RS485通信模块。

3.根据权利要求1所述的一种路灯智慧网关，其特征在于：所述供电远程配置管理模块ECLECTRIC MESURING包括第一供电控制芯片U39和第二供电控制芯片U40，第一供电控制芯片U39分别连接有第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2和第三电流互感器CT3，第二供电控制芯片U40分别连接有第四电流互感器CT4、第五电流互感器CT5和电压互感器VT1。

4.根据权利要求1所述的一种路灯智慧网关，其特征在于：所述控制芯片STM32F429还连接有DI输入信号口、DO输出信号口、AI模拟量输入口、AO模拟量输出口、PWM脉冲宽度调制接口和USB插口。

5.根据权利要求1所述的一种路灯智慧网关，其特征在于：所述STM32F429还连接有CAN接口和第二非易失性存储器FLASH2。

6.根据权利要求1所述的一种路灯智慧网关，其特征在于：所述交换机芯片BCM53344还连接有第一非易失性存储器FLASH1和DDR3内存。

7.根据权利要求1所述的一种路灯智慧网关，其特征在于：所述交换机芯片BCM53344还连接有第二MAX3232通信模块、第二RS485通信模块和RJ45接口。

8.根据权利要求1所述的一种路灯智慧网关，其特征在于：所述交换机芯片BCM53344还连接有SPI串行外设接口。

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