CN212463374U - 一种基于5g模组的远程终端及河道检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供一种基于5G模组的远程终端及河道检测系统，基于5G模组的远程终端包括：主控制器；与所述主控制器连接的接口；与所述主控制器连接的通信模块，所述通信模块包括：5G通信模组。本实用新型的方案可以将河道检测信息实时远程传送，便于在河道监测领域中，在各种恶劣野外环境进行部署，并且可以全方位、精准、实时监测对应河道情况。

Description

一种基于5G模组的远程终端及河道检测系统

技术领域

本实用新型涉及监测终端技术领域，特别是指一种基于5G模组的远程终端及河道检测系统。

背景技术

FPGA(Field－Programmable Gate Array即现场可编程门阵列)，FPGA拥有高灵活性的IO(输入输出)，更低的计算功耗，以及具有独立、并行和流水线的计算功能，非常适合满足边缘设备的计算需求，同时与高带宽、低延时的5G网络进行衔接。

目前的应用于河道监测领域的远程终端RTU，所采用的技术方案主要采用MCU(微控制单元)或者ARM7\9核的SOC(片上系统)作为核心控制单元，通过NB\2G\4G无线网络与平台进行数据通信，这些技术方案限制于处理的运算能力与通信网络的带宽只能进行适量数据的透传与简单的本地逻辑运算。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于5G模组的远程终端及河道检测系统。终端内集成5G通信模组，可以将河道检测信息实时远程传送，便于在河道监测领域中，在各种恶劣野外环境进行部署，并且可以全方位、精准、实时监测对应河道情况。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种基于5G模组的远程终端，包括：

主控制器；

与所述主控制器连接的接口；

与所述主控制器连接的通信模块，所述通信模块包括：5G通信模组。

可选的，所述主控制器为现场可编程门阵列FPGA芯片。

可选的，所述接口包括以下接口中的至少一种：485接口；模/数转换器ADC接口；1千兆以太GE接口；摄像头接口；数字接口DI接口；通用串行总线USB接口。

可选的，基于5G模组的远程终端还包括：与所述主控制器连接的存储器，所述存储器包括以下至少一种：双倍速率同步动态随机存储器DDR3；嵌入式多媒体卡EMMC存储介质。

可选的，所述通信模块还包括以下至少一种通信模块：WIFI模组；定位模组。

可选的，基于5G模组的远程终端，还包括：电源模块，所述电源模块分别与所述主控制器和所述通信模块连接。

可选的，所述电源模块包括：外部电源和与所述外部电源电连接的内部电源。

可选的，所述外部电源包括：太阳能电池板、与所述太阳能电池板连接的至少一组相互串联的蓄电池，与所述蓄电池连接的逆变器。

可选的，所述内部电源包括：

与所述蓄电池电连接的第一直流-直流DC-DC电源芯片；

与第一DC-DC芯片连接的限流开关；

与所述蓄电池电连接的第二DC-DC电源芯片；

与所述第二DC-DC电源芯片电连接的第三DC-DC电源芯片；

与所述第三DC-DC电源芯片电连接的低压差线性稳压器LDO电源芯片；以及

与所述第二DC-DC电源芯片电连接的电源管理芯片。

本实用新型的实施例还提供一种河道检测系统，包括：设置于河道周围一预设范围内的如上所述的基于5G模组的远程终端，所述远程终端的主控制器通过所述接口还连接有至少一种传感器以及摄像装置。

本实用新型的上述方案至少包括以下有益效果：

本实用新型的上述方案，终端内集成5G通信模组，可以将河道检测信息实时远程传送，便于在河道监测领域中，在各种恶劣野外环境进行部署，并且可以全方位、精准、实时监测对应河道情况。

附图说明

图1是本实用新型的基于5G模组的远程终端RTU的整体模块示意图；

图2是本实用新型的基于5G模组的远程终端RTU的硬件原理框图；

图3是本实用新型的基于5G模组的远程终端RTU外部电源供电示意图；

图4是本实用新型的基于5G模组的远程终端RTU内部电源供电示意图；

图5是本实用新型的基于5G模组的远程终端RTU的系统组网框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本实用新型的实施例提供一种基于5G模组的远程终端RTU10，包括：主控制器11；与所述主控制器11连接的接口12；与所述主控制器11连接的通信模块13，所述通信模块13包括：5G通信模组131。

该实施例中，终端RTU设置于河道一预设范围内时，终端内集成5G通信模组，可以将河道检测信息实时远程传送，便于在河道监测领域中，在各种恶劣野外环境进行部署，并且可以全方位、精准、实时监测对应河道情况。

如图2所示，本实用新型的一可选的实施例中，所述主控制器11为现场可编程门阵列FPGA芯片。FPGA采用XILINX的Zynq-7000 SOC,该芯片集成ARM处理器的软件可编程性与FPGA的硬件可编程性，不仅可实现重要分析与硬件加速，同时还在单个器件上高度集成CPU、DSP、ASSP以及混合信号功能，在进行精准实时控制的同时并行进行复杂运算。

所述接口12包括以下接口中的至少一种：485接口；模/数转换器ADC接口；1千兆以太GE接口；摄像头接口；数字接口DI接口；通用串行总线USB接口。具体的，485接口可以为4路485接口、ADC接口为5路ADC接口、1GE接口为1路、摄像头接口为4路摄像头接口、DI接口为4路DI接口、USB接口为1路USB，为了满足河道监测部署环境的要求，每一路接口进行了高规格的EMC防护设计与相关测试。

本实用新型的一可选的实施例中，基于5G模组的远程终端还包括：与所述主控制器11连接的存储器14，所述存储器14包括以下至少一种：双倍速率同步动态随机存储器DDR3；嵌入式多媒体卡EMMC存储介质。1GB的DDR3和4GB的EMMC存储介质，为SOC提供运算缓存与本地大容量数据长期存储。

本实用新型的一可选的实施例中，所述通信模块13还包括以下至少一种通信模块：WIFI模组132；定位模组133。该实施例中，5G通信模组131采用中移物联网公司的F02X模组，采用PCIE2.0接口实现模组与FPGA的数据传输，最高数据吞吐量可达4Gbps，可以满足终端高带宽数据传输的需求；WIFI模组132采用RTL8188EUS工业级WIFI芯片，为终端提供本地WIFI接入的功能，方便运维人员在现场通过WIFI接入，进行快速的本地升级以及设备配置；定位模组133采用中科微电子的ATGM332D模组，可以实现GPS与北斗的双模定位，为RTU终端在野外部署提供精准的位置信息。

本实用新型的一可选的实施例中，基于5G模组的远程终端，还包括：电源模块，所述电源模块分别与所述主控制器和所述通信模块连接。

可选的，所述电源模块包括：外部电源和与所述外部电源电连接的内部电源。如图3所示，所述外部电源包括：太阳能电池板、与所述太阳能电池板连接的至少一组相互串联的蓄电池，与所述蓄电池连接的逆变器。这里，蓄电池为12V蓄电池，逆变器为24V转240V逆变器。

如图4所示，所述内部电源包括：与所述蓄电池电连接的第一直流-直流DC-DC电源芯片；与第一DC-DC芯片连接的限流开关；与所述蓄电池电连接的第二DC-DC电源芯片；与所述第二DC-DC电源芯片电连接的第三DC-DC电源芯片；与所述第三DC-DC电源芯片电连接的低压差线性稳压器LDO电源芯片；以及与所述第二DC-DC电源芯片电连接的电源管理芯片。该实施例中，DC\DC电源芯片为TPS54260、TPS54331DC\DC电源芯片；LDO电源芯片为SGM2035C；电源管理芯片为BQ24133RGYR。

如图5所示，本实用新型的实施例还提供一种河道检测系统，包括：设置于河道周围一预设范围内的如上所述的基于5G模组的远程终端，所述远程终端的主控制器通过所述接口还连接有至少一种传感器以及摄像装置。

该实施例中，如图3所示，在河道旁部署太阳能电池板给蓄电池充电，两个12V蓄电池串联提供24V直流电源到逆变器，逆变器转换出交流220V给摄像头设备供电，同时24V直流电源给RUT供电和外部传感器供电。

如图4所示，RTU终端内部电源网路将24V电源转换成终端内部给芯片所需电压进行供电。

该实施例中，根据选取的河道监测点部署终端，一个监测点由一个RTU终端管理，采集水质传感器、雨量传感器、温湿度传感器等的数据，同时根据河道的具体情况部署相应的数量的高清摄像头，最多可同时布置4路摄像头，全方位监测河道实时情况；RTU终端对摄像头采集的图像进行切片后，运行模式识别算法，在本地快速判断河道情况是否存在异常，若出现异常会将相应的判别结果通过5G网络即时上传平台进行基准告警，同时也可通过5G网络将实时的河道视频数据在平台进行高清直播。通过RTU终端本地的边缘计算与5G网络的高速高带宽数据传输，缩短了数据的传输距离保证了数据的安全性、响应的实时性。

本实用新型的实施例中，FPGA采用XILINX的Zynq-7000 SOC，该芯片集成ARM处理器的软件可编程性与FPGA的硬件可编程性，不仅可实现重要分析与硬件加速，同时还在单个器件上高度集成CPU、DSP、ASSP以及混合信号功能。该芯片可以在ARM处理器对外围接口进行控制的同时，利用片上的硬件运算资源进行复杂的算法运算，实现了数据采集模块与边缘计算的模块集成，同时采用F02X模组接入5G网络，即在一个终端内同时集成了数据采集、边缘计算与5G通信，便于在河道监测领域中，在各种恶劣野外环境进行部署，并且可以全方位、精准、实时监测对应河道情况。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于5G模组的远程终端，其特征在于，包括：

主控制器；

与所述主控制器连接的接口；

与所述主控制器连接的通信模块，所述通信模块包括：5G通信模组。

2.根据权利要求1所述的基于5G模组的远程终端，其特征在于，所述主控制器为现场可编程门阵列FPGA芯片。

3.根据权利要求1所述的基于5G模组的远程终端，其特征在于，所述接口包括以下接口中的至少一种：485接口；模/数转换器ADC接口；1千兆以太GE接口；摄像头接口；数字接口DI接口；通用串行总线USB接口。

4.根据权利要求1所述的基于5G模组的远程终端，其特征在于，还包括：与所述主控制器连接的存储器，所述存储器包括以下至少一种：双倍速率同步动态随机存储器DDR3；嵌入式多媒体卡EMMC存储介质。

5.根据权利要求1所述的基于5G模组的远程终端，其特征在于，所述通信模块还包括以下至少一种通信模块：WIFI模组；定位模组。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于5G模组的远程终端，其特征在于，还包括：电源模块，所述电源模块分别与所述主控制器和所述通信模块连接。

7.根据权利要求6所述的基于5G模组的远程终端，其特征在于，所述电源模块包括：外部电源和与所述外部电源电连接的内部电源。

8.根据权利要求7所述的基于5G模组的远程终端，其特征在于，所述外部电源包括：太阳能电池板、与所述太阳能电池板连接的至少一组相互串联的蓄电池，与所述蓄电池连接的逆变器。

9.根据权利要求8所述的基于5G模组的远程终端，其特征在于，所述内部电源包括：

与所述蓄电池电连接的第一直流-直流DC-DC电源芯片；

与第一DC-DC芯片连接的限流开关；

与所述蓄电池电连接的第二DC-DC电源芯片；

与所述第二DC-DC电源芯片电连接的第三DC-DC电源芯片；

与所述第三DC-DC电源芯片电连接的低压差线性稳压器LDO电源芯片；以及

与所述第二DC-DC电源芯片电连接的电源管理芯片。

10.一种河道检测系统，其特征在于，包括：设置于河道周围一预设范围内的如权利要求1至9任一项所述的基于5G模组的远程终端，所述远程终端的主控制器通过所述接口还连接有至少一种传感器以及摄像装置。

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