CN214205570U - 智能网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能网关，应用于配电网，智能网关包括：电源模块、主控模块、上行通信模块、下行通信模块、存储模块以及卫星定位模块。主控模块与电源模块电性连接。上行通信模块与主控模块电性连接，且上行通信模块用以与物联管理平台实时交换运行数据。下行通信模块与主控模块电性连接，且下行通信模块用以向下与感知层物联网现场采集设备连接，从而实现数据的全采集和全管控。存储模块与主控模块电性连接。以及卫星定位模块与主控模块电性连接，且卫星定位模块用以对智能网关的位置进行定位。其中，主控模块用以处理决策、管理和数据存储。借此，本实用新型的智能网关，通信接口丰富，且可以减轻云平台的压力。

Description

智能网关

技术领域

本实用新型是关于电力通信技术领域，特别是关于一种智能网关。

背景技术

配电物联网是传统工业技术与物联网技术深度融合的一种新型电力网络形态，通过配电网设备间的全面互联、互通、互操作，实现配电网的全面感知、数据融合和智能应用。具有终端即插即用、设备广泛互联、状态全面感知、应用模式升级、业务快速迭代、资源高效利用等特点。而智能网关是一个集成多种互联网通讯技术，面向工业领域和家庭家居的设备通讯终端产品，通过它实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。将智能网关应用于配电物联网中，有利于实现各类物联网传感器及采集终端统一接入、协议解析和就近智能分析计算。

传统智能网关联网形式单一，功能简单，对于多业务场景拓展性不足；不支持边缘计算，同时不具备分析能力，不支持AI计算功能，智能化水平不足导致基础数据无法发挥更大的业务提升。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能网关，其通信接口丰富，且可以减轻云平台的压力。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种智能网关，应用于配电网，智能网关包括：电源模块、主控模块、上行通信模块、下行通信模块、存储模块以及卫星定位模块。主控模块与电源模块电性连接。上行通信模块与主控模块电性连接，且上行通信模块用以与物联管理平台实时交换运行数据。下行通信模块与主控模块电性连接，且下行通信模块用以向下与感知层物联网现场采集设备连接，从而实现数据的全采集和全管控。存储模块与主控模块电性连接。以及卫星定位模块与主控模块电性连接，且卫星定位模块用以对智能网关的位置进行定位。其中，主控模块用以处理决策、管理和数据存储，并对各个模块进行固件升级和应用升级。

在一个或多个实施方式中，智能网关还包括安全加密模块，与主控模块电性连接，且安全加密模块用以对数据进行加解密操作。

在一个或多个实施方式中，电源模块采用5v电压输入，为主控模块、上行通信模块、下行通信模块、存储模块、卫星定位模块和安全加密模块进行供电。

在一个或多个实施方式中，主控模块包括：主控芯片以及AI芯片。主控芯片用以控制边缘计算的调度和计算过程。以及AI芯片与主控芯片电性连接，且AI芯片用以结合增强智能网关的并行运算能力，实现对数据就地处理和智能分析。

在一个或多个实施方式中，上行通信模块支持4G、5G和无线通信方式。

在一个或多个实施方式中，下行通信模块支持以太网和蓝牙，且可扩展NB-IoT和LoRa。

在一个或多个实施方式中，存储模块采用8G FLASH闪存对主控模块所需的数据进行存储，且存储模块的内存采用DDR3,16bit内存芯片。

与现有技术相比，根据本实用新型的智能网关，具有强大的边缘计算能力、完备的安全特性以及丰富通信接口等特点，采用AI芯片和主控芯片，对数据进行实时计算分析，实现了本地决策与控制，减轻了云平台的压力；通过内置的安全加密芯片，保障数据通信安全；通信接口包括以太网、4G、5G、RS-485、蓝牙等通信方式，可对各类设备实现协议转换，统一接入物联管理平台。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的智能网关的线框结构示意图。

图2是根据本实用新型一实施方式的智能网关的应用场景的示意图。

图3是根据本实用新型一实施方式的智能网关的输变电线路监测的流程示意图。

主要附图标记说明：

1-电源模块，2-上行通信模块，3-下行通信模块，4-主控模块，5-AI芯片，6-主控芯片，7-存储模块，8-卫星定位模块，9-安全加密模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1是根据本实用新型一实施方式的智能网关的线框结构示意图。图2是根据本实用新型一实施方式的智能网关的应用场景的示意图。

如图1和图2所示，根据本实用新型一实施方式的一种智能网关，应用于配电网，智能网关包括：电源模块1、主控模块4、上行通信模块2、下行通信模块3、存储模块7以及卫星定位模块8。主控模块4与电源模块1电性连接。上行通信模块2与主控模块4电性连接，且上行通信模块2用以与物联管理平台实时交换运行数据。下行通信模块3与主控模块4电性连接，且下行通信模块3用以向下与感知层物联网现场采集设备连接，从而实现数据的全采集和全管控。存储模块7与主控模块4电性连接。以及卫星定位模块8与主控模块4电性连接，且卫星定位模块8用以对智能网关的位置进行定位。其中，主控模块4用以处理决策、管理和数据存储，并对各个模块进行固件升级和应用升级。

在一个或多个实施方式中，智能网关还包括安全加密模块9，与主控模块4电性连接，且安全加密模块9用以对数据进行加解密操作。电源模块1采用5v电压输入，为主控模块4、上行通信模块2、下行通信模块3、存储模块7、卫星定位模块8和安全加密模块9进行供电。

在一个或多个实施方式中，主控模块4包括：主控芯片6以及AI芯片5。主控芯片6用以控制边缘计算的调度和计算过程。以及AI芯片5与主控芯片6电性连接，且AI芯片5用以结合增强智能网关的并行运算能力，实现对数据就地处理和智能分析。

在一个或多个实施方式中，上行通信模块2支持4G、5G和无线通信方式。下行通信模块3支持以太网和蓝牙，且可扩展NB-IoT和LoRa。存储模块7采用8G FLASH闪存对主控模块4所需的数据进行存储，且存储模块7的内存采用DDR3,16bit内存芯片。

在实际应用中，本实用新型的智能网关硬件由电源模块1、主控模块4、上行通信模块2、下行通信模块3、存储模块7、卫星定位模块8和安全加密模块9组成。硬件采用模块化设计，以主控模块4为基础，电源模块1、上行通信模块2、下行通信模块3、存储模块7、卫星定位模块8、安全加密模块9组成等通过标准定义接口与主控模块4进行数据交互。

电源模块1：采用5v电压输入，为主控模块4、上行通信模块2、下行通信模块3、存储模块7、卫星定位模块8、安全加密模块9等进行供电。

主控模块4：用于处理决策、管理、数据存储、并对各个模块进行固件升级和应用升级，包括AI芯片5和主控芯片6，主控芯片6用于控制整个边缘计算的调度和计算过程，与AI芯片5结合增强智能网关的并行运算能力，实现数据就地处理、智能分析，降低云端压力；各个模块通过以太网总线以标准的协议与主控模块4实现数据交互。

上行通信模块2：负责向上与物联管理平台、业务主站等实时交换运行数据，实现需求的快速响应；支持4G、5G、无线等通信方式。

下行通信模块3：向下与感知层物联网现场采集器件/终端/设备的连接，实现数据的全采集、全管控，支持以太网、蓝牙；可扩展NB-IoT、LoRa等；完成智能网关与终端的信息传输。

存储模块7：存储采用8G FLASH闪存对主控模块4所需数据进行存储；内存采用DDR3,16bit内存芯片。

卫星定位模块8：用于对智能网关位置进行定位，供电来源于电压模块产生的5.0V电压。

安全加密模块9：完成对数据的加解密过程，支持硬件级的数据安全加密，保障数据通信安全。

目前输电线路地形分布复杂，人工巡视困难，设备易遭受高温、狂风、暴雨、冰雪等破坏，隐患发现和风险监控难度大。变电站、配电室、台区分布零散，大多数在无人值守的山区，运维检修工作量大。大型变电站内设备种类繁多，操作复杂，部分运维人员缺少系统化的变电站专业知识及运行维护经验，在运行维护的过程中存在一定的危险性。采用输变电在线监测功能对输电线路、变电站、台区、配电室、环网柜等场景进行监测，及早发现潜伏故障，提供预警信息和决策分析，指导检修人员开展精准运维工作。而本实用新型的智能网关可以实现对输电线路上的电力设备的电气、物理、化学等特性进行连续或周期性地自动监视检测，获取输电设备运行状态数据，通过信息处理和综合分析，对设备运行状态进行在线评估，为状态维修提供理论基础和判据，从而及早发现潜伏故障，提供预警或报警信息。智能网关在配电网中的应用场景如图2所示。在输变电在线监测的具体流程图如图3所示。

智能网关的下行通信模块3接收终端传输的输变电线路物理特性参数，包括导线覆冰、导线温度、导线弧垂、导线张力、绝缘子串风偏(倾斜)、杆塔倾斜、杆塔振动、绝缘子污秽、环境气象等特征参数。

智能网关的主控模块4针对不同业务场景，设计数据综合处理与参数分析方法，得出输电线路的可能存在的故障原因和故障部位，为故障处理或状态恢复提供参考。

主控模块4确定存在故障后，将告警推送至存储模块7，如果存储模块7存在此故障，则通过下行通信模块3下发故障处理信息给终端；若不存在，则主控模块4根据终端发上来参数，结合告警数据格式生成报警信息发送给上行通信模块2，上行通信模块2将告警信息推送至输变电线路在线监测平台提示发生故障线路。

当相关人员将告警清理后，在输变电线路在线监测平台填写完故障处理信息，输变电线路在线监测平台将告警清除信息及故障历史记录推送至智能网关，完成告警清理环节。

故障历史记录主要是显示所有发生过故障的线路名、厂站名以及发生故障的原因，并可以查看所有告警历史记录，同时还可按线路名、厂站名等方式进行查询。智能网关通过对故障历史记录分析，采用相关算法预测未来线路状态。

本实用新型的智能网关提出的AI芯片5和主控芯片6，可实现数据就地处理、智能分析，降低云端压力，响应更及时；且可以根据输电线路数据的海量多源异构特点，结合监测业务多维决策分析，为状态维修提供理论基础和判据，从而及早发现潜伏故障，提供预警或报警信息；而且还具有多种通信方式，支持各类型采集终端和汇聚终端即插、即连、即用接入需求，用以实现感知层终端与物联管理平台之间的互联、边缘计算、区域自治等功能，适配各类电网应用场景需求。

总之，本实用新型的智能网关，具有强大的边缘计算能力、完备的安全特性以及丰富通信接口等特点，采用AI芯片5和主控芯片6，对数据进行实时计算分析，实现了本地决策与控制，减轻了云平台的压力；通过内置的安全加密芯片，保障数据通信安全；通信接口包括以太网、4G、5G、RS-485、蓝牙等通信方式，可对各类设备实现协议转换，统一接入物联管理平台。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种智能网关，应用于配电网，其特征在于，所述智能网关包括：

电源模块；

主控模块，与所述电源模块电性连接；

上行通信模块，与所述主控模块电性连接，且所述上行通信模块用以与物联管理平台实时交换运行数据；

下行通信模块，与所述主控模块电性连接，且所述下行通信模块用以向下与感知层物联网现场采集设备连接，从而实现数据的全采集和全管控；

存储模块，与所述主控模块电性连接；以及

卫星定位模块，与所述主控模块电性连接，且所述卫星定位模块用以对智能网关的位置进行定位；

其中，所述主控模块用以处理决策、管理和数据存储，并对各个模块进行固件升级和应用升级。

2.如权利要求1所述的智能网关，其特征在于，还包括安全加密模块，与所述主控模块电性连接，且所述安全加密模块用以对数据进行加解密操作。

3.如权利要求2所述的智能网关，其特征在于，所述电源模块采用5v电压输入，为所述主控模块、所述上行通信模块、所述下行通信模块、所述存储模块、所述卫星定位模块和所述安全加密模块进行供电。

4.如权利要求1所述的智能网关，其特征在于，所述主控模块包括：

主控芯片，用以控制边缘计算的调度和计算过程；以及

AI芯片，与所述主控芯片电性连接，且所述AI芯片用以结合增强智能网关的并行运算能力，实现对数据就地处理和智能分析。

5.如权利要求1所述的智能网关，其特征在于，所述上行通信模块支持4G、5G和无线通信方式。

6.如权利要求1所述的智能网关，其特征在于，所述下行通信模块支持以太网和蓝牙，且可扩展NB-IoT和LoRa。

7.如权利要求1所述的智能网关，其特征在于，所述存储模块采用8G FLASH闪存对所述主控模块所需的数据进行存储，且所述存储模块的内存采用DDR3,16bit内存芯片。

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