CN212627947U - 一种智能物联网网关设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及物联网领域，具体涉及一种智能物联网网关设备，包括主控单元，所述主控单元包括用于控制设备运行的控制模块以及用于实现系统功能的处理模块；用于连接外网的网络单元；用于存储网关历史工作状态的存储单元；用于与外部物联网设备连接的物联网单元；用于给系统供电的电源单元；其中，所述网络单元、存储单元、物联网单元以及电源单元均与主控单元电连接；本实用新型通过设计一种智能物联网网关设备，实现了将物联网数据信息在近端网络与远端应用系统之间的高效稳定传输，进一步地，其还集成了有线网络通信、WiFi通信以及路由功能，增加了远程监测、远程控制等功能，进而促进了物联网在各行业应用中的发展。

Description

一种智能物联网网关设备

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，具体涉及一种智能物联网网关设备。

背景技术

“物联网”是指把所有物品通过传感器、射频通信等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理，也就是说，物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。

目前，物联网的应用越来越广泛，如何获取到物联设备的在线监测数据是其中最关键的环节，一般而言，物联网系统的服务器是通过网关去采集各个物联网终端的物联网数据，物联网网关可以实现信息的汇聚，同时可运用网络通信技术，使信息可以远距离传输，并顺利到达指定的应用系统中，或者从远端应用系统接收下行控制指令；经过多年的发展，低功耗蓝牙、ZigBee、LoRa等低功耗物联网无线通信技术已经可以很好地完成小型局域网络内的信息传递，但是当需要将这些小型网络的信息，能够进一步传输到远端服务器，便于数据利用效率最大化，我们还需要一款合适的物联网网关设备，物联网网关作为物联网中连接近端和远端的重要桥梁，它的存在至关重要，优秀的物联网网关应该需要具备平台成熟稳定、高效安全、高性能与低功耗相平衡，小型轻便化便于安装部署，丰富的广域网网络通信接口，丰富的物联网局域网常用通信接口，优秀的可扩展性，低成本等特点。

但是，实际上目前物联网领域中的物联网网关，更多的是考虑单一的某一个特定的应用场景，例如只是单纯地通过WIFI加低功耗蓝牙实现蓝牙定位，并且将信息上报服务器后端，或者是ZigBee加网线(WiFi)，实现对智能家居设备的远程监控和控制；这些网关都是针对特定应用设计制作，可用场景单一不具备可拓展性，一旦应用场景需求稍微调整，通常需要做大量的修改甚至是产品重造，无法大规模的实际部署应用。

综上所述，设计一种不仅仅可以将物联网数据信息在近端网络与远端应用系统之间进行高效稳定传输，还能够兼容多种常用的物联网通信技术、具有可拓展性、可以适用于多个不同的应用场景的物联网网关设备，对本领域来说是至关重要的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种一种可兼容多种常用的物联网通信技术、具有可拓展性并且可以适用于多个不同的应用场景的智能物联网网关设备，来实现将物联网数据信息在近端网络与远端应用系统之间的高效稳定传输。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能物联网网关设备，其优选方案在于，所述智能物联网网关设备包括：

主控单元，所述主控单元包括用于控制设备运行的控制模块以及用于实现系统功能的处理模块；

网络单元，用于连接外网；

存储单元，用于存储网关历史工作状态；

物联网单元，用于与外部物联网设备连接；

电源单元，用于供电；

其中，所述网络单元、存储单元、物联网单元以及电源单元均与主控单元电连接。

其中，较佳方案为所述主控单元的主芯片为MT7628控制芯片。

其中，较佳方案为所述网络单元包括用于连接WiFi信号的WiFi模块以及用于连接4G/5G网络的移动通信模块。

其中，较佳方案为所述网络单元还包括用于连接外部网络的RJ45 LAN接口模块和RJ45 WAN接口模块。

其中，较佳方案为所述存储单元包括用于识别且读写TF卡的读卡模块，所述读卡模块与主控单元电连接。

其中，较佳方案为所述物联网单元包括用于与多个外部物联网设备信号采集模块，所述信号采集模块与主控单元通过USB HUB扩展口连接。

其中，较佳方案为所述信号采集模块包括有用于收发通信范围内的蓝牙信号数据的蓝牙模块以及用于收发通信范围内的LoRa信号数据的LoRa模块。

其中，较佳方案为所述电源模块包括作为系统电源的LDO电源模块和用于网口取电的POE电源模块，所述LDO电源模块为5V-12V供电。

其中，较佳方案为所述智能物联网网关设备还包括用于显示网关设备工作状态的显示单元以及用于输入复位或恢复出厂设置指令的按键单元，所述按键单元、显示单元均与主控单元电连接。

其中，较佳方案为所述智能物联网网关设备还包括天线单元，所述天线单元包括WiFi天线、蓝牙天线、LoRa天线以及LTE 4G/5G天线中的一种或多种。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过设计一种智能物联网网关设备，实现了将物联网数据信息在近端网络与远端应用系统之间的高效稳定传输，进一步地，其还集成了有线网络通信、WiFi通信以及路由功能，增加了远程监测、远程控制等功能，进而促进了物联网在各行业应用中的发展。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型中的一种智能物联网网关设备的结构示意图一；

图2是本实用新型中的一种智能物联网网关设备的结构示意图二。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1-图2所示，本实用新型提供一种智能物联网网关设备的最佳实施例。

一种智能物联网网关设备，参考图1，所述智能物联网网关设备包括：

主控单元，所述主控单元包括用于控制设备运行的控制模块以及用于实现系统功能的处理模块；

网络单元，用于连接外网；

存储单元，用于存储网关历史工作状态；

物联网单元，用于与外部物联网设备连接；

电源单元，用于供电；

其中，所述网络单元、存储单元、物联网单元以及电源单元均与主控单元电连接。

具体的，所述主控单元主要采用MT7628芯片作为主控制芯片，并且，集成了128MFlash存储芯片以及16M RAM储存卡，用来实现数据的缓存，进一步地，所述主控单元还集成了WiFi模组，用来实现WiFi联网功能；进一步地，所述存储单元包括用于识别且读写TF卡的读卡模块，所述读卡模块与主控单元电连接，所述读卡模块类似于读卡器，可通过往读卡模块插入TF卡后，识别并读写TF卡中的内容；进一步地，所述网络单元包括用于连接网络的RJ45LAN接口模块和RJ45 WAN接口模块，所述RJ45 LAN接口模块可通过网线连接内网路由器，可以连接上级路由器上网，也可以用于用户登录LuCI WEB管理界面访问网关设备，所述RJ45 WAN接口模块可以通过网线连接外网，其中，所述网络单元还包括用于连接外网的移动通信模块，用于实现通过4G/5G网络连接外网；进一步地，所述物联网单元包括信号采集模块，所述信号采集模块包括用于收发通信范围内的蓝牙信号数据的蓝牙模块以及用于收发通信范围内的LoRa信号数据的LoRa模块，所述蓝牙模块中设置有蓝牙芯片，所述LoRa模块中设置有LoRa芯片；进一步地，所述物联网单元还包括USB HUB模块，以扩展出多个与外部物联网设备连接的USB接口，所述物联网单元主要采用GL823G芯片，主要用于接入更多个外部物联网设备；进一步地，所述电源单元包括作为系统电源的LDO电源模块和用于网口取电的POE电源模块，所述LDO电源模块为5V-12V供电。

其中，MT7628系列产品是新一代2T2R 802.11n Wi-Fi AP/路由器(系统单芯片)；MT7628可提升射频效能表现、减低功耗，并将整体物料清单(BOM)成本优化，令它成为性价比最出众的2x211n解决方案；MT7628产品家族整合了2T2R 802.11n Wi-Fi收发器、580MHzMIPS 24KEc中央处理器(CPU)、5端口高速以太网络端口物理层(Ethernet PHY)、AES128/256安全引擎、USB2.0；MT7628为节能型WiFi系统单芯片，该芯片可以让家电与智能设备连网，并通过家庭网络进行远程控制；能够支持众多物联网应用的MT7687，除提供先进的安全防护机制与整合式内存，还具备增强型使用者编程微控制器。

其中，TF卡又称之为Micro SD卡，Micro SD卡是一种极细小的快闪存储器卡，其格式源自SanDisk创造，原本这种记忆卡称为T-Flash，及后改称为Trans Flash；而重新命名为Micro SD的原因是因为被SD协会(SDA)采立；另一些被SDA采立的记忆卡包括Mini SD和SD卡；其主要应用于移动电话，但因它的体积微小和储存容量的不断提高，已经使用于GPS设备、便携式音乐播放器和一些快闪存储器盘中；它的体积为15mm x 11mm x1mm，差不多相等于手指甲的大小，是现时最细小的记忆卡；它也能通过SD转接卡来接驳于SD卡插槽中使用。

在本实施例中，所述读卡模块采用的是USB高速闪存读卡器芯片GL823K，通过读卡模块来识别及读写TF卡。

其中，RJ45由插头和插座组成，这两种元器件组成的连接器连接于导线之间，以实现导线的电气连续性，RJ45模块的核心是模块化插孔，镀金的导线或插座孔可维持与模块化的插座弹片间稳定而可靠的电器连接，由于弹片与插孔间的摩擦作用，电接触随着插头的插入而得到进一步加强，插孔主体设计采用整体锁定机制，这样当模块化插头插入时，插头和插孔的界面外可产生最大的拉拔强度，RJ45模块上的接线模块通过“U”形接线槽来连接双绞线，锁定弹片可以在面板等信息出口装置上固定RJ45模块；而LAN是指局域网，局域网的覆盖范围一般是方圆几千米之内，其具备的安装便捷、成本节约、扩展方便等特点使其在各类办公室内运用广泛。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享等功能，在使用过程当中，通过维护局域网网络安全，能够有效地保护资料安全，保证局域网网络能够正常稳定的运行；而WAN是指广域网，广域网(英语：Wide Area Network，缩写为WAN)，又称广域网、外网、公网；是连接不同地区局域网或城域网计算机通信的远程网；通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个地区、城市和国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。

其中，LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准，低功耗一般很难覆盖远距离，远距离一般功耗高，而LoRa的名字就是远距离无线电(Long Range Radio)，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。

其中，USB HUB，指的是一种可以将一个USB接口扩展为多个，并可以使这些接口同时使用的装置，USB HUB根据所属USB协议可分为USB2.0 HUB、USB3.0 HUB与USB3.1 HUB，通过扩展出多个USB接口使得该智能物联网网关设备能够连接更多的外部物联网设备。

进一步地，并参考图2，所述智能物联网网关设备还包括天线单元，所述天线单元包括WiFi天线、蓝牙天线、LoRa天线以及LTE 4G/5G天线中的一种或多种。

具体的，在本实施例中，所述WiFi天线采用双天线方式，使得连接更稳定，信号接收效果更好。

进一步地，并参考图2，所述智能物联网网关设备还包括用于显示网关设备工作状态的显示单元以及用于输入复位或恢复出厂设置指令的按键单元，所述按键单元、显示单元均与主控单元电连接。

具体的，所述显示单元采用LED模块，用于指示网关设备的工作状态，例如联网状态、外设通信状态等；所述按键单元主要用于复位和回复出厂设置，具体为短按复位，长按回复出厂默认工作参数。

在本实施例中，所述主控单元除了具有用于控制硬件设备运行的控制模块，还具有用于实现系统软件功能的处理模块，其采用MT7682作为主控制芯片，其具有的功能包括：

1、内嵌LuCI WEB管理界面功能，主要用于实现用户登录网页，以修改网关相关参数；

2、外部4G/5G功能，当用户在LuCI WEB管理界面配置好LTE网络参数后，通过往物联网单元中的移动通信模块中插入SIM卡，实现4G/5G网络联网功能；

3、TF卡存储功能，通过往存储单元中用于识别且读写TF卡的读卡模块中插入TF卡，可往TF卡存储离线数据，或者导出网关的工作日志，实现查看网关历史工作状态；

4、WiFi联网功能，当用户在LuCI WEB界面配置好WiFi参数后，该系统会根据设置参数，通过物联网单元中的WiFi模块完成WiFi连接，实现WiFi联网通信功能；

5、Ethernet网线联网功能，通过往网络单元中的RJ45 LAN接口模块中插入对应网线，或者通过往网络单元中的RJ45 WAN接口模块中插入对应网线，实现正常联网通信；

6、Python功能，其主要是利用Python应用程序实现整个网关中所有涉及外部物联网数据的上下行功能，所述Python应用程序由所述网关设备中的主控单元控制运行，所述Python应用程序可以实现：

1)检测各个单元模块的通信状态，且通过网关设备中的显示单元显示；

2)按键复位逻辑，当用户对网关设备上的按键单元进行操作后，根据短按复位、长按回复出厂设置的逻辑实现复位功能；

3)离线数据缓存；

4)分析网关的运行健康状态；

5)根据LuCI WEB管理界面配置的网络通信参数，往远端服务器设备传输物联网数据，可以支持TCP、UDP、HTTP、HTTPS、COAP、MQTT、MQTTS网络通信协议；

6)接收外部物联网模块MCU上报的数据，并且下发远端服务器下发的数据给外部MCU，包括将LuCI WEB管理界面配置的参数，下发给到外部物联网模块MCU设备。

以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。

Claims (10)

1.一种智能物联网网关设备，其特征在于，所述智能物联网网关设备包括：

主控单元，所述主控单元包括用于控制设备运行的控制模块以及用于实现系统功能的处理模块；

网络单元，用于连接外网；

存储单元，用于存储网关历史工作状态；

物联网单元，用于与外部物联网设备连接；

电源单元，用于供电；

其中，所述网络单元、存储单元、物联网单元以及电源单元均与主控单元电连接。

2.根据权利要求1所述的智能物联网网关设备，其特征在于：所述主控单元的主芯片为MT7628控制芯片。

3.根据权利要求1所述的智能物联网网关设备，其特征在于：所述网络单元包括用于连接WiFi信号的WiFi模块以及用于连接4G/5G网络的移动通信模块。

4.根据权利要求3所述的智能物联网网关设备，其特征在于：所述网络单元还包括用于连接外部网络的RJ45 LAN接口模块和RJ45 WAN接口模块。

5.根据权利要求1所述的智能物联网网关设备，其特征在于：所述存储单元包括用于识别且读写TF卡的读卡模块，所述读卡模块与主控单元电连接。

6.根据权利要求1所述的智能物联网网关设备，其特征在于：所述物联网单元包括用于与多个外部物联网设备信号采集模块，所述信号采集模块与主控单元通过USB HUB扩展口连接。

7.根据权利要求6所述的智能物联网网关设备，其特征在于：所述信号采集模块包括有用于收发通信范围内的蓝牙信号数据的蓝牙模块以及用于收发通信范围内的LoRa信号数据的LoRa模块。

8.根据权利要求1所述的智能物联网网关设备，其特征在于：所述电源模块包括作为系统电源的LDO电源模块和用于网口取电的POE电源模块，所述LDO电源模块为5V-12V供电。

9.根据权利要求1所述的智能物联网网关设备，其特征在于：所述智能物联网网关设备还包括用于显示网关设备工作状态的显示单元以及用于输入复位或恢复出厂设置指令的按键单元，所述按键单元、显示单元均与主控单元电连接。

10.根据权利要求1所述的智能物联网网关设备，其特征在于：所述智能物联网网关设备还包括天线单元，所述天线单元包括WiFi天线、蓝牙天线、LoRa天线以及LTE 4G/5G天线中的一种或多种。

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