CN211406042U - 一种工业用4g边缘计算网关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种工业用4G边缘计算网关，包括采集模块、主控模块和通信模块，其中；所述采集模块，用于采集数据信息并将数据信息传输至所述主控模块；所述主控模块，用于将数据信息进行处理且实时检测网络连接；所述通信模块，用于将所述主控模块的处理信息传输至云端服务器。本实用新型实现网关数据处理，通过实时检测网络连接，当网络异常时，网关独立进行数据处理，且具有设备操控能力，异常状态下的现场干预实时确保工作安全，电路具有低时延、高带宽特性，系统稳定性高，系统的可扩展性高，应用范围广。
Description
技术领域
本实用新型涉及信息通信技术领域，具体来说，涉及一种工业用4G边缘计算网关。
背景技术
边缘计算，是一种分布式的计算模型，作为云数据中心和物联网设备的中间层，提供了计算、网络和存储的功能，让基于云数据中心的服务可以离物联网设备更近。边缘计算技术对于改善“云端”模式的计算性能的意义巨大，这是业界的共识，边缘计算技术在当前互联网、物联网行业发挥的作用已经越来越大。
网关又称网间连接器、协议转换器，网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备，传统的网关设备不具有数据处理、分析能力，只所有数据直接转发给服务器，服务器任务量大，降低数据包大小，另外在网络出现问题时，现场的网关设备不能具有设备操控的能力，造成现场不可控，不能确保系统时刻正常运行，此外功能比单一，不具有可扩展性，已不能满足边缘计算技术的发展。
因此，亟需一种工业用4G边缘计算网关。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种工业用4G边缘计算网关通过实现网关数据处理，通过实时检测网络连接，当网络异常时，网关独立进行数据处理，且具有设备操控能力，异常状态下的现场干预实时确保工作安全，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种工业用4G边缘计算网关，包括采集模块、主控模块和通信模块，其中；
所述采集模块，用于采集数据信息并将数据信息传输至所述主控模块；
所述主控模块，用于将数据信息进行处理且实时检测网络连接；
所述通信模块，用于将所述主控模块的处理信息传输至云端服务器。
进一步的，所述采集模块(1)进一步包括PLC数据和传感器数据，其中采集模块与所述主控模块通过传输接口进行信息传输。
进一步的，所述传输接口进一步包括ZigBee接口、蓝牙接口、RJ45接口、RS485接口、RS232接口、RF433M接口和RF868接口中的至少一者。
进一步的，所述通信模块进一步包括4G通信接口、WAN通信接口和LAN通信接口。
进一步的，还包括掉电检测模块，其中，所述掉电检测模块，用于检测外部电源输入并将检测信息传输至所述主控模块。
进一步的，所述掉电检测模块进一步还包括锂电池充电模块和DC电源转换模块，其中；
所述锂电池充电模块，用于网关内部电源供电；
所述DC电源转换模块，用于分别与所述掉电检测模块和所述锂电池充电模块连接进行输入电源转换。
进一步的，还包括输入/输出模块，其中，所述输入/输出模块与所述主控模块相连接用于控制继电器的通断以及接收输入。
进一步的，所述主控模块为MT7688AN型号芯片。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型通过集成采集模块、主控模块和通信模块，实现网关数据处理，将特定数据转发给云端服务器以减少服务器任务量，降低数据包大小，另外通过实时检测网络连接，当网络异常时，网关独立进行数据处理，且具有设备操控能力，异常状态下的现场干预实时确保工作安全。
2、本实用新型通过集成掉电检测模块、锂电池充电模块和DC电源转换模块，实现供电的同时进行外部电源转换为稳压电源，当在无外部电源时，锂电池能够为系统提供能源输入，另外可检测到外部电源断开后向系统实时上报；此外集成输入/输出模块，通过输入电路中实现光耦隔离电路，提高系统的可扩展性，而输出电路可以控制继电器的通断，以提高系统的安全性。
综上所述，本实用新型实现网关数据处理，通过实时检测网络连接，当网络异常时，网关独立进行数据处理，且具有设备操控能力，异常状态下的现场干预实时确保工作安全，电路具有低时延、高带宽特性，系统稳定性高，系统的可扩展性高，应用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例的一种工业用4G边缘计算网关的原理示意图；
图2是根据本实用新型实施例的一种工业用4G边缘计算网关的主控模块电路示意图；
图3是根据本实用新型实施例的一种工业用4G边缘计算网关的通信模块电路示意图；
图4是根据本实用新型实施例的一种工业用4G边缘计算网关的输入/输出模块电路示意图；
图5是根据本实用新型实施例的一种工业用4G边缘计算网关的掉电检测模块电路示意图。
图中：
1、采集模块；2、主控模块；3、通信模块；4、掉电检测模块；5、锂电池充电模块；6、DC电源转换模块；7、输入/输出模块。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型的实施例，提供了一种工业用4G边缘计算网关。
如图1-3所示，在一个实施例中：一种工业用4G边缘计算网关，包括采集模块1、主控模块2和通信模块3，其中；
所述采集模块1，用于采集数据信息并将数据信息传输至所述主控模块2；
所述主控模块2，用于将数据信息进行处理且实时检测网络连接；
所述通信模块3，用于将所述主控模块2的处理信息传输至云端服务器。
其中，所述采集模块1进一步包括PLC数据和传感器数据，其中采集模块1与所述主控模块2通过传输接口进行信息传输。
另外，所述传输接口进一步包括ZigBee接口、蓝牙接口、RJ45接口、RS485接口、RS232接口、RF433M接口和RF868接口中的至少一者。
其中，所述通信模块3进一步包括4G通信接口、WAN通信接口和LAN通信接口。
另外，所述主控模块2为MT7688AN型号芯片。
通过上述技术方案，通过集成采集模块1、主控模块2和通信模块3，实现网关数据处理，将特定数据转发给云端服务器以减少服务器任务量，降低数据包大小，另外通过实时检测网络连接，当网络异常时，网关独立进行数据处理，且具有设备操控能力，异常状态下的现场干预实时确保工作安全。
另外，主控芯片采用联发科公司MT7688AN芯片，相比于其他系列芯片功耗低，能够满足系统的超低功耗要求。且MT7688AN芯片内嵌Linux系统，集成了WIFI射频模块。
此外，在应用时，主控模块2中电路包括Debug电路、指示灯电路和按键输入电路等，Debug电路用于程序的下载与调试，且主控模块2支持远程固件更新，指示灯电路实时显示系统工作状况和网络连接状况。
另外，4G通信接口可采用EC20芯片，与服务器之间可用过TCP/IP协议实现通信，此外4G通信电路中可搭建指示灯电路，用于网络状态指示。
在WAN通信接口和LAN通信接口中，主控模块2先经过网口变压器再接RJ45，网口变压器可实现电流驱动作用。网口变压器可采用型号为H1102NL芯片。
此外，采集模块1中优选RS232接口和RS485接口，其中在RS232通信电路中选用型号为MAX232芯片，在RS485通信电路中选用型号为MAX1387型号的芯片。
如图4-5所示，在一个实施例中一种工业用4G边缘计算网关，还包括掉电检测模块4，其中，所述掉电检测模块4，用于检测外部电源输入并将检测信息传输至所述主控模块2。
所述掉电检测模块4进一步还包括锂电池充电模块5和DC电源转换模块6，其中；所述锂电池充电模块5，用于网关内部电源供电；
所述DC电源转换模块6，用于分别与所述掉电检测模块4和所述锂电池充电模块5连接进行输入电源转换。
还包括输入/输出模块7，其中，所述输入/输出模块7与所述主控模块2相连接用于控制继电器的通断以及接收输入。
借助于上述方案，通过集成掉电检测模块4、锂电池充电模块5和DC电源转换模块6，实现供电的同时进行外部电源转换为稳压电源，当在无外部电源时，锂电池能够为系统提供能源输入，另外可检测到外部电源断开后向系统实时上报；此外集成输入/输出模块7，通过输入电路中实现光耦隔离电路，提高系统的可扩展性，而输出电路可以控制继电器的通断，以提高系统的安全性。
其中，DC电源转换模块6可将外部电源转换为5V和3.3V稳压电源。5V稳压电源中选用型号为LM2596s芯片，电源输入支持12V-24V宽电压输入。3.3V稳压电路选用型号为MP2161的芯片。
另外，锂电池充电模块5选用型号为TC4056A的芯片，有充电指示灯标识充电状态，在无外部电源时，锂电池能够为系统提供能源输入。而输入/输出模块7可采用JC3H7C芯片实现光耦隔离电路，输出电路可以控制继电器的通断。
本网关通过通信模块3利用运营商网络与服务器之间通过TCP/IP链接通信，进行数据及指令交互。在网络正常连接的情况下，网关对数据进行一定的预处理，将关键数据实时转发给服务器进行处理，但遇到不可控情况或网络连接中断时，网关设备能够实现数据分析全部功能，尽可能的提高系统效率，确保系统能够时刻正常运行。在网关处理系统中，本地通过RS485/RS232总线协议，获取PLC和各类传感器等的数据，并可以实现远程控制继电器驱动交流接触器，能够实现大功率设备的稳定控制。服务器对数据实时分析，如若发现异常，立即提醒系统维护工作人员。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，可实现如下效果：
1、本实用新型通过集成采集模块1、主控模块2和通信模块3，实现网关数据处理，将特定数据转发给云端服务器以减少服务器任务量，降低数据包大小，另外通过实时检测网络连接，当网络异常时，网关独立进行数据处理，且具有设备操控能力，异常状态下的现场干预实时确保工作安全。
2、本实用新型通过集成掉电检测模块4、锂电池充电模块5和DC电源转换模块6，实现供电的同时进行外部电源转换为稳压电源，当在无外部电源时，锂电池能够为系统提供能源输入，另外可检测到外部电源断开后向系统实时上报；此外集成输入/输出模块7，通过输入电路中实现光耦隔离电路，提高系统的可扩展性，而输出电路可以控制继电器的通断，以提高系统的安全性。
综上所述，本实用新型实现网关数据处理，通过实时检测网络连接，当网络异常时，网关独立进行数据处理，且具有设备操控能力，异常状态下的现场干预实时确保工作安全，电路具有低时延、高带宽特性，系统稳定性高，系统的可扩展性高，应用范围广。
以上所述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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种工业用4G边缘计算网关，其特征在于，包括采集模块、主控模块和通信模块，其中；
所述采集模块，用于采集数据信息并将数据信息传输至所述主控模块；
所述主控模块，用于将数据信息进行处理且实时检测网络连接；
所述通信模块，用于将所述主控模块的处理信息传输至云端服务器。
2.根据权利要求1所述的工业用4G边缘计算网关，其特征在于，所述采集模块进一步包括PLC数据和传感器数据，其中采集模块与所述主控模块通过传输接口进行信息传输。
3.根据权利要求2所述的工业用4G边缘计算网关，其特征在于，所述传输接口进一步包括ZigBee接口、蓝牙接口、RJ45接口、RS485接口、RS232接口、RF433M接口和RF868接口中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的工业用4G边缘计算网关，其特征在于，所述通信模块进一步包括4G通信接口、WAN通信接口和LAN通信接口。
5.根据权利要求1所述的工业用4G边缘计算网关，其特征在于，还包括掉电检测模块，其中，
所述掉电检测模块，用于检测外部电源输入并将检测信息传输至所述主控模块。
6.根据权利要求5所述的工业用4G边缘计算网关，其特征在于，所述掉电检测模块进一步还包括锂电池充电模块和DC电源转换模块，其中；
所述锂电池充电模块，用于网关内部电源供电；
所述DC电源转换模块，用于分别与所述掉电检测模块和所述锂电池充电模块连接进行输入电源转换。
7.根据权利要求1所述的工业用4G边缘计算网关，其特征在于，还包括输入/输出模块，其中，所述输入/输出模块与所述主控模块相连接用于控制继电器的通断以及接收输入。
8.根据权利要求1或权利要求5所述的工业用4G边缘计算网关，其特征在于，所述主控模块为MT7688AN型号芯片。
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