CN211860154U - 一种用于多功能灯杆的智能网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及物联网技术领域的一种用于多功能灯杆的智能网关，设备仓内设有分开设置的强电区和弱电区，强电区内安装有用于储备电能的配电单元，弱电区内安装有智能网关，智能网关与配电单元之间电连接，智能网关包括核心处理单元、数据处理单元、协议处理单元、管理单元、输入接口单元、输出接口单元、电源系统，核心处理单元分别与数据处理单元、协议处理单元、管理单元、输入接口单元、输出接口单元之间信号连接，管理单元与电源系统之间电连接；通过采集挂载设备的数据处理后上传到后台，通过后台下发的数据或指令信息化处理后传送到相应的挂载设备，实现上、下行数据的处理和转换，这种多功能灯杆。

Description

一种用于多功能灯杆的智能网关

技术领域

本实用新型属于物联网技术领域，具体涉及一种用于多功能灯杆的智能网关。

背景技术

当前城市道路两侧杆塔林立，路灯杆、交通标志杆、交通信号灯杆、通信杆等基本都是各自为营，既浪费资源，又影响城市美观，需要一款“多杆合一”的多功能灯杆进行标准化管理，

多功能灯杆上挂载的各种设备一般需要接入统一管理平台或各行业运营管理平台，当前分杆设立的情况下，各挂载设备将采集数据上传到管理平台都是采用独立传输资源，造成传输线路资源的紧张和浪费。

多功能灯杆上不同类型挂载设备接入接口各异、传输协议互不兼容，不利于未来对多个管理平台进行资源整合和统一管理。

信息化和物联网技术的发展，多功能灯杆作为社会杆塔资源的重要组成部分，在智慧城市建设中起到重要作用。多功能灯杆可作为安装各种传感器、安防监控设备、视频采集设备以及其他数据采集设备的重要载体，如没有供统一接入的设备装置，多功能灯杆上则需安装多个接入设备，不仅会造成安装空间浪费，而且因未能对采集数据进行汇聚，给传输资源带来巨大压力。

5G网络规模化建设，多功能灯杆将成为挂载5G通信设备的重要资源，在部分光纤宽带资源不足或接入困难区域，智能网关可接入5G网络进行数据传输，5G网络的高速率、大带宽能力可有效解决3G/4G网络传输带宽不足的问题。

多功能灯杆：以路灯杆为载体，通过挂载各类设备提供智能照明、移动通信、城市监测、交通管理、信息交互和城市公共服务等多种功能，并可通过管理平台进行远程监测、控制、管理等网络通讯和信息化服务。

采用多功能灯杆进行“多杆合一”既有利于构建和谐有序的道路景观，节约土地资源，又能提升杆塔资源利用率，是一种经济有效的集约化建设方式。

实用新型内容

针对现有的物联网技术领域中存在的缺陷，本实用新型提出一种能源利用率高、信息网络健全的用于多功能灯杆的智能网关。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种用于多功能灯杆的智能网关，包括设备仓、配电单元和智能网关，所述设备仓内设有强电区和弱电区，所述强电区和所述弱电区分开设置，所述强电区内安装有用于储备电能的配电单元，所述弱电区内安装有智能网关，所述智能网关与所述配电单元之间电连接，所述智能网关包括用于数据处理及调度管理的核心处理单元、用于数据预处理和存储的数据处理单元、用于数据解析和转换及封装的协议处理单元、用于管理接入设备和网关运行状态及子模块供电的管理单元、用于连接接入设备的输入接口单元、用于接通广域网的输出接口单元、用于提供电能的电源系统，所述核心处理单元分别与所述数据处理单元、协议处理单元、管理单元、输入接口单元、输出接口单元之间信号连接，所述管理单元与所述电源系统之间电连接。

作为优选地，所述强电区设置在所述设备仓的上部，所述弱电区设置在所述设备仓的中部，所述设备仓的底部设置有预留空间。

作为优选地，所述强电区设置在所述设备仓的一侧，所述弱电区设置在所述设备仓的另一侧，所述设备仓的底部设置有预留空间。

作为优选地，所述核心处理单元包括中央处理器、FLash模块、SDRAM模块、电源电路模块、时钟电路、复位模块、I/O电路模块，所述中央处理器分别与用于存放运算数据的FLash模块、用于与外部存储器交换数据的SDRAM模块、用于中央处理器提供电源的电源电路模块、用于实现时钟同步的时钟电路、用于设备复位的复位模块、用于设备扩展的I/O电路模块之间信号连接，所述中央处理器采用高性能arm处理器，所述电源电路模块与所述管理单元的电源系统之间电连接。

作为优选地，所述数据处理单元包括数据预处理模块和存储模块，所述数据预处理模块用于对采集的数据进行预处理，并将预处理的数据保存到所述存储模块。

作为优选地，所述协议处理单元包括用于完成上行、下行数据按标准协议进行解析、转换和封装的协议解析模块和协议转换模块。

作为优选地，所述管理单元包括接入设备管理模块、网关设备管理模块、电源管理模块，所述接入设备管理模块，所述接入设备管理模块用于监管挂载设备运行状态，所述网关设备管理模块用于管理网关运行状态、接口状态、远程升级、设备运行日志，所述电源管理模块用于管理网关内部各子单元的供电。

作为优选地，所述输入接口单元包括XPON模块、XDSL模块、RJ45接口模块、RS232/RS485模块、WIFI模块、ZigBee模块、USB模块。

作为优选地，所述输出接口单元包括无线通信模块和有线通信模块，所述无线通信模块包括WIFI模块、4G模块、5G模块，所述有线通信模块包括XPON模块、XDSL模块、以太网口模块。

作为优选地，所述智能网关采用壁挂的方式安装在所述设备仓的弱电区内，所述输入接口单元选择性连接挂载设备，所述挂载设备包括视频采集设备、环境/气象监测传感器、信息发布屏、一键求助设备，所述输出接口单元以有线或无线的信号连接的方式上联到管理平台。

采用以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型安装简便、快捷；智能网关直接安装在多功能灯杆的设备仓中，可直接挂壁安装，从多功能灯杆配电模块直接取电，避免引电及布线难题。

（2）智能网关输入端集成多种不同类型的接口，方便多功能灯杆上的挂载设备接入，同时，可结合设备接入需求配置通信模块，具有较好的扩展性。

（3）智能网关数据输出端可灵活选择无线传输或有线传输，应用范围更广泛。

（4）智能网关的多协议处理能力，较好的解决了不同协议间的兼容问题，将不同传输协议数据按标准协议进行统一解析和封装。

（5）智能网关可实现数据汇聚，有效节约传输带宽资源。

（6）智能网关具有边缘计算功能，对采集数据进行预处理并存储，较好满足了大数据时代数据处理要求，契合物联网时代应用需求。

附图说明

图1是本实用新型一种用于多功能灯杆的智能网关的结构示意图；

图2是本实用新型一种用于多功能灯杆的智能网关上下分仓结构示意图；

图3是本实用新型一种用于多功能灯杆的智能网关左右分仓结构示意图；

图4是本实用新型一种用于多功能灯杆的智能网关上下分仓的智能网关安装结构示意图；

图5是本实用新型一种用于多功能灯杆的智能网关左右分仓的智能网关安装结构示意图。

附图中，1：设备仓， 2：强电区， 3：弱电区， 4：配电单元， 5：智能网关， 6：核心处理单元， 7：数据处理单元， 8：协议处理单元， 9：管理单元， 10：输入接口单元， 11：输出接口单元， 12：电源系统， 13：预留空间。

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。

实施例1

如附图1-5所示，一种用于多功能灯杆的智能网关，包括设备仓1、配电单元4和智能网关5，所述设备仓1内设有强电区2和弱电区3，所述强电区2和所述弱电区3分开设置，所述强电区2内安装有用于储备电能的配电单元4，所述弱电区3内安装有智能网关5，所述智能网关5与所述配电单元4之间电连接，所述智能网关5包括用于数据处理及调度管理的核心处理单元6、用于数据预处理和存储的数据处理单元7、用于数据解析和转换及封装的协议处理单元8、用于管理接入设备和网关运行状态及子模块供电的管理单元9、用于连接接入设备的输入接口单元10、用于接通广域网的输出接口单元11、用于提供电能的电源系统12，所述核心处理单元6分别与所述数据处理单元7、协议处理单元8、管理单元9、输入接口单元10、输出接口单元11之间信号连接，所述管理单元9与所述电源系统12之间电连接，强电区2设置在所述设备仓1的上部，所述弱电区3设置在所述设备仓1的中部，所述设备仓1的底部设置有预留空间13。

智能网关5输入接口与多功能灯杆的挂载设备（如视频采集设备、环境/气象监测传感器、信息发布屏、一键求助设备等）连接，输出接口经传输系统上联到管理平台，智能网关5电源接口与配电单元4相连，一般采用24V或48V直流电。智能网关5将接入设备的采集数据处理后上传到管理平台进行分析处理，同时将管理平台下发的数据或指令信息处理后传送到对应的接入设备，实现上下行数据的处理和转换等功能。

核心处理单元6包括中央处理器、FLash模块、SDRAM模块、电源电路模块、时钟电路、复位模块、I/O电路模块，所述中央处理器分别与用于存放运算数据的FLash模块、用于与外部存储器交换数据的SDRAM模块、用于中央处理器提供电源的电源电路模块、用于实现时钟同步的时钟电路、用于设备复位的复位模块、用于设备扩展的I/O电路模块之间信号连接，所述中央处理器采用高性能arm处理器，所述电源电路模块与所述管理单元9的电源系统12之间电连接。

核心处理单元6负责智能网关5数据计算及处理、各功能单元及模块的调度和管理等，是智能网关5的核心组件。核心处理单元6的中央处理器可采用高性能arm处理器，以满足边缘计算及数据处理需要；flash和SDRAM属于核心处理单元6的存储模块，主要用于存放运算数据以及与外部存储器交换的数据等；电源电路模块输入端为管理单元9的电源模块，为中央处理器提供电源保障；时钟电路、复位模块主要实现时钟同步、设备复位等基本功能；I/O电路模块主要是设备涉及的一些相关扩展功能。

数据处理单元7包括数据预处理模块和存储模块，所述数据预处理模块用于对采集的数据进行预处理，并将预处理的数据保存到所述存储模块，从而实现智能网关5边缘计算能力。协议处理单元8包括用于完成上行、下行数据按标准协议进行解析、转换和封装的协议解析模块和协议转换模块。

管理单元9包括接入设备管理模块、网关设备管理模块、电源管理模块，所述接入设备管理模块，所述接入设备管理模块用于监管挂载设备运行状态，所述网关设备管理模块用于管理网关运行状态、接口状态、远程升级、设备运行日志，所述电源管理模块用于管理网关内部各子单元的供电。

输入接口单元10包括XPON模块、XDSL模块、RJ45接口模块、RS232/RS485模块、WIFI模块、ZigBee模块、USB模块，输入接口单元10提供一系列的接口资源，多功能灯杆挂载设备通过输入接口接入智能网关5。输入接口单元10根据挂载设备需求配备常用的通信模块，如光接口、网口、串口、USB接口等，接口类型和数量都可结合实际需求配备。

输出接口单元11包括无线通信模块和有线通信模块，所述无线通信模块包括WIFI模块、4G模块、5G模块，所述有线通信模块包括XPON模块、XDSL模块、以太网口模块。输出接口单元11主要指智能网关5与广域网的连接，配备无线通信模块和有线通信模块，可采用无线方式或有线方式（光纤）进行传输。可按需选择无线方式或有线方式接入广域网，将汇聚的采集数据上传至管理平台。实际应用中优选有线传输方式，以确保数据传输稳定性，部分场景有线传输资源缺乏或受限情况下，可采用无线方式传输。

智能网关5采用壁挂的方式安装在所述设备仓1的弱电区3内，所述输入接口单元10选择性连接挂载设备，所述挂载设备包括视频采集设备、环境/气象监测传感器、信息发布屏、一键求助设备，所述输出接口单元11以有线或无线的信号连接的方式上联到管理平台。

本实用新型对于上行数据，接入设备通过输入接口单元10接入智能网关5设备，核心处理单元6调用数据处理单元7和协议处理单元8对接入设备采集的数据进行计算处理，完成协议解析、协议转换、数据处理及封装等，将接入设备采集的数据封装成IP数据包，经输出接口单元11上传至上层管理平台；对于下行数据或指令，输出接口单元11接收到来自上层管理平台的数据和指令信息，核心处理单元6调用数据处理单元7和协议处理单元8对接收数据进行计算处理，完成协议解析及数据处理等，按目标设备协议要求进行协议转换和数据封装，通过输入接口单元10将上层数据或指令信息传送到对应的接入设备。

实施例2

如附图1-5所示，一种用于多功能灯杆的智能网关，包括设备仓1、配电单元4和智能网关5，所述设备仓1内设有强电区2和弱电区3，所述强电区2和所述弱电区3分开设置，所述强电区2内安装有用于储备电能的配电单元4，所述弱电区3内安装有智能网关5，所述智能网关5与所述配电单元4之间电连接，所述智能网关5包括用于数据处理及调度管理的核心处理单元6、用于数据预处理和存储的数据处理单元7、用于数据解析和转换及封装的协议处理单元8、用于管理接入设备和网关运行状态及子模块供电的管理单元9、用于连接接入设备的输入接口单元10、用于接通广域网的输出接口单元11、用于提供电能的电源系统12，所述核心处理单元6分别与所述数据处理单元7、协议处理单元8、管理单元9、输入接口单元10、输出接口单元11之间信号连接，所述管理单元9与所述电源系统12之间电连接，强电区2设置在所述设备仓1的一侧，所述弱电区3设置在所述设备仓1的另一侧，所述设备仓1的底部设置有预留空间13。

智能网关5输入接口与多功能灯杆的挂载设备（如视频采集设备、环境/气象监测传感器、信息发布屏、一键求助设备等）连接，输出接口经传输系统上联到管理平台，智能网关5电源接口与配电单元4相连，一般采用24V或48V直流电。智能网关5将接入设备的采集数据处理后上传到管理平台进行分析处理，同时将管理平台下发的数据或指令信息处理后传送到对应的接入设备，实现上下行数据的处理和转换等功能。

核心处理单元6包括中央处理器、FLash模块、SDRAM模块、电源电路模块、时钟电路、复位模块、I/O电路模块，所述中央处理器分别与用于存放运算数据的FLash模块、用于与外部存储器交换数据的SDRAM模块、用于中央处理器提供电源的电源电路模块、用于实现时钟同步的时钟电路、用于设备复位的复位模块、用于设备扩展的I/O电路模块之间信号连接，所述中央处理器采用高性能arm处理器，所述电源电路模块与所述管理单元9的电源系统12之间电连接。

核心处理单元6负责智能网关5数据计算及处理、各功能单元及模块的调度和管理等，是智能网关5的核心组件。核心处理单元6的中央处理器可采用高性能arm处理器，以满足边缘计算及数据处理需要；flash和SDRAM属于核心处理单元6的存储模块，主要用于存放运算数据以及与外部存储器交换的数据等；电源电路模块输入端为管理单元9的电源模块，为中央处理器提供电源保障；时钟电路、复位模块主要实现时钟同步、设备复位等基本功能；I/O电路模块主要是设备涉及的一些相关扩展功能。

数据处理单元7包括数据预处理模块和存储模块，所述数据预处理模块用于对采集的数据进行预处理，并将预处理的数据保存到所述存储模块，从而实现智能网关5边缘计算能力。协议处理单元8包括用于完成上行、下行数据按标准协议进行解析、转换和封装的协议解析模块和协议转换模块。

管理单元9包括接入设备管理模块、网关设备管理模块、电源管理模块，所述接入设备管理模块，所述接入设备管理模块用于监管挂载设备运行状态，所述网关设备管理模块用于管理网关运行状态、接口状态、远程升级、设备运行日志，所述电源管理模块用于管理网关内部各子单元的供电。

输入接口单元10包括XPON模块、XDSL模块、RJ45接口模块、RS232/RS485模块、WIFI模块、ZigBee模块、USB模块，输入接口单元10提供一系列的接口资源，多功能灯杆挂载设备通过输入接口接入智能网关5。输入接口单元10根据挂载设备需求配备常用的通信模块，如光接口、网口、串口、USB接口等，接口类型和数量都可结合实际需求配备。

输出接口单元11包括无线通信模块和有线通信模块，所述无线通信模块包括WIFI模块、4G模块、5G模块，所述有线通信模块包括XPON模块、XDSL模块、以太网口模块。输出接口单元11主要指智能网关5与广域网的连接，配备无线通信模块和有线通信模块，可采用无线方式或有线方式（光纤）进行传输。可按需选择无线方式或有线方式接入广域网，将汇聚的采集数据上传至管理平台。实际应用中优选有线传输方式，以确保数据传输稳定性，部分场景有线传输资源缺乏或受限情况下，可采用无线方式传输。

智能网关5采用壁挂的方式安装在所述设备仓1的弱电区3内，所述输入接口单元10选择性连接挂载设备，所述挂载设备包括视频采集设备、环境/气象监测传感器、信息发布屏、一键求助设备，所述输出接口单元11以有线或无线的信号连接的方式上联到管理平台。

（1）本实用新型集成了串口、光接口、RJ45网口、USB接口、其他总线接口等应用，改善了现有技术中多功能灯杆传输接口不尽相同的缺陷，具备广泛的接入能力，满足多种设备的同时接入需求；

（2）本实用新型将下层的数据统一封装，解决了现有技术中多功能灯杆上不同类型挂载设备传输协议存在不兼容的问题，智能网关5需要将不同协议传输的数据变成统一格式的数据进行上传，同时将上层下发的数据包解析成下层协议可识别的信令和控制指令。

（3）本实用新型的智能网关5具备数据汇聚能力，减少了各设备采用独立的传输资源造成的传输资源浪费，减少对网络传输资源带来的压力，将各挂载设备采集的数据进行汇聚并上传至对应管理平台。

（4）本实用新型的智能网关5具备边缘计算能力，能对埃及的数据进行预处理，有效应对设备采集数据量较大的需求，将有效数据进行存储再上传到平台，能有效降低网络传输及平台侧数据处理难度。

（5）本实用新型的智能网关5具备设备管理能力，能有效对网关自身及挂载设备的运行状态进行监管，对告警或故障能及时发出响应信息。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：包括设备仓、配电单元和智能网关，所述设备仓内设有强电区和弱电区，所述强电区和所述弱电区分开设置，所述强电区内安装有用于储备电能的配电单元，所述弱电区内安装有智能网关，所述智能网关与所述配电单元之间电连接，所述智能网关包括用于数据处理及调度管理的核心处理单元、用于数据预处理和存储的数据处理单元、用于数据解析和转换及封装的协议处理单元、用于管理接入设备和网关运行状态及子模块供电的管理单元、用于连接接入设备的输入接口单元、用于接通广域网的输出接口单元、用于提供电能的电源系统，所述核心处理单元分别与所述数据处理单元、协议处理单元、管理单元、输入接口单元、输出接口单元之间信号连接，所述管理单元与所述电源系统之间电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：所述强电区设置在所述设备仓的上部，所述弱电区设置在所述设备仓的中部，所述设备仓的底部设置有预留空间。

3.根据权利要求1所述的一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：所述强电区设置在所述设备仓的一侧，所述弱电区设置在所述设备仓的另一侧，所述设备仓的底部设置有预留空间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：所述核心处理单元包括中央处理器、FLash模块、SDRAM模块、电源电路模块、时钟电路、复位模块、I/O电路模块，所述中央处理器分别与用于存放运算数据的FLash模块、用于与外部存储器交换数据的SDRAM模块、用于中央处理器提供电源的电源电路模块、用于实现时钟同步的时钟电路、用于设备复位的复位模块、用于设备扩展的I/O电路模块之间信号连接，所述中央处理器采用高性能arm处理器，所述电源电路模块与所述管理单元的电源系统之间电连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：所述数据处理单元包括数据预处理模块和存储模块，所述数据预处理模块用于对采集的数据进行预处理，并将预处理的数据保存到所述存储模块。

6.根据权利要求5所述的一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：所述协议处理单元包括用于完成上行、下行数据按标准协议进行解析、转换和封装的协议解析模块和协议转换模块。

7.根据权利要求6所述的一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：所述管理单元包括接入设备管理模块、网关设备管理模块、电源管理模块，所述接入设备管理模块，所述接入设备管理模块用于监管挂载设备运行状态，所述网关设备管理模块用于管理网关运行状态、接口状态、远程升级、设备运行日志，所述电源管理模块用于管理网关内部各子单元的供电。

8.根据权利要求7所述的一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：所述输入接口单元包括XPON模块、XDSL模块、RJ45接口模块、RS232/RS485模块、WIFI模块、ZigBee模块、USB模块。

9.根据权利要求8所述的一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：所述输出接口单元包括无线通信模块和有线通信模块，所述无线通信模块包括WIFI模块、4G模块、5G模块，所述有线通信模块包括XPON模块、XDSL模块、以太网口模块。

10.根据权利要求9所述的一种用于多功能灯杆的智能网关，其特征在于：所述智能网关采用壁挂的方式安装在所述设备仓的弱电区内，所述输入接口单元选择性连接挂载设备，所述挂载设备包括视频采集设备、环境/气象监测传感器、信息发布屏、一键求助设备，所述输出接口单元以有线或无线的信号连接的方式上联到管理平台。

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