CN216531376U - 一种大数据物联网协议转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于物联网技术领域，尤其是一种大数据物联网协议转换器，包括用于信息处理的主控模块、供电模块和通信模块。该大数据物联网协议转换器，通过设置大数据物联网协议转换器，主控模块负责调度各个接口之间的通信，除R485接口外，所有接口均能主动发起数据通信请求，使现场网络设备在无中心服务器的情况下，也能相互进行访问，另外，通过大幅减少了多协议网络现场中所需要的网关设备数量，从而降低了设备成本，也为工程施工降低了复杂度，解决了现有网关设备成本高，安装部署难度大，网络拓扑结构复杂，不方便运维管理，日常维护成本高，不能实现任意两个设备相互间进行通信的功能的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及一种大数据物联网协议转换器。
背景技术
物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
随着计算机技术和互联网技术的发展，在工业、农业生产等方面需要联网的设备越来越多，且设备的协议种类也越来越多。这些协议在物理链路层通常包括以太网协议、RS232、RS485协议、CAN、4G、433M无线通信等；目前在单一工作场景中往往就包含多种设备协议，在这种情况下，如果需要将现场设备进行联网设置，来实现数据采集或者远程控制，通常需要安装多种不同协议的网关设备。
由于在复杂网络环境中需要安装多种不同协议的网关，所有会造成设备成本增高，安装部署难度大，网络拓扑结构复杂，不方便运维管理，日常维护成本高；而且，目前的网关设备并不能实现任意两个设备相互间进行通信的功能，通常需要部署一台数据通信的中心服务器，这将大幅增加设备成本以及维护成本。
实用新型内容
基于现有网关设备成本高，安装部署难度大，网络拓扑结构复杂，不方便运维管理，日常维护成本高，不能实现任意两个设备相互间进行通信的功能的技术问题，本实用新型提出了一种大数据物联网协议转换器。
本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器，包括用于信息处理的主控模块、供电模块和通信模块；
所述主控模块，用于调度所述通信模块内模块接口之间的通信；
所述供电模块，用于对所述主控模块和所述通信模块的运行提供电源；
所述通信模块，用于与所述主控模块之间的通信。
优选地，所述主控模块的型号为STM32F103RCT6，所述主控模块采用DC3.3V直流供电，所述主控模块的外部配置有8M晶振、时钟晶振以及维持内部时钟的附加电源；
通过上述技术方案，附加电源能维持电路在断电情况下，内部时钟晶振能保持2年。
优选地，所述主控模块通过通电总线与所述通信模块进行通信，所述通电总线包括SPI总线、CAN总线、USART总线和PIO总线；
通过上述技术方案，通过通电总线内的不同型号的总线能够为通信模块内的不同模块之间进行数据的传输。
优选地，所述供电模块采用DC12~DC36V宽电压供电，所述供电模块的电源输入端通过1N4007实现防反接功能，所述供电模块通过TDI1509芯片将输入的直流电变压转变为DC5V的直流电，所述供电模块通过LM1117芯片将DC5V直流电转换成DC3.3V直流电实现为所述主控模块和所述通信模块之间的供电；
通过上述技术方案，供电模块通过TDI1509芯片和LM1117芯片能够将输入的直流电转化成适合通信模块与主控模块的DC3.3V直流电，便于对通信模块与主控模块进行供电。
优选地，所述通信模块是由以太网通信模块、RS232通信模块、RS485通信模块、CAN总线通讯模块、4G/2G无线通信模块、WiFi/蓝牙通讯模块和433无线通信模块构成；
通过上述技术方案，通信模块包含1个供电模块，1个MCU模块，2个以太网通信模块，2个RS232通信模块，1个RS485通信模块,1个CAN总线通讯模块，1个4G/2G无线通信模块，一个WiFi/蓝牙通讯模块，一个433无线通信模块，除R485通信模块的接口外，所有通信模块的接口均能主动发起数据通信请求。
优选地，所述以太网通信模块的型号为W5100S，所述以太网通信模块采用DC3.3V进行供电，所述以太网通信模块通过所述SPI总线与所述主控模块进行通信，所述以太网通信模块的外部通信接口为RJ45以太网接口；
通过上述技术方案，以太网通信模块采用W5100S芯片，为主控模块提供了更加简单、快速、稳定和安全的以太网接入方案，同时对于大数据物联网协议转换器制作而言，提供了高效且稳定的方案，能够使开发过程更为简单与快捷。
优选地，所述4G/2G无线通信模块的型号为Air720H，所述4G/2G无线通信模块采用DC5V和DC3.3V供电，所述4G/2G无线通信模块通过所述USART总线与所述主控模块进行通信；
通过上述技术方案，4G/2G无线通信模块采用的是Air720H通信模组，Air720H通信模组内置丰富的网络协议，集成多个工业标准接口，并支持多种驱动和软件功能。
优选地，所述433无线通信模块的型号为nRF905，所述433无线通信模块采用DC3.3V进行供电，所述433无线通信模块通过所述SPI总线与所述主控模块进行通信，所述433无线通信模块的外部天线接口为SMC接口；
通过上述技术方案，433无线通信模块采用nRF905，作为通信芯片nRF905通信芯片是单片射频收发器，nRF905通信芯片由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和GFSK调制器组成，不需外加声表面滤波器，使用SPI接口与主控芯片之间进行通信，配置非常方便。此外，nRF905通信芯片其功耗很低，以-10 dBm输出功率发射时电流只有11 mA，工作于接收模式时的电流为12.5 mA，具有窄闲模式与关机模式，易于实现功率管理。
本实用新型中的有益效果为：
通过设置大数据物联网协议转换器，能够实现除RS485总线接口外，其它任意接口间的相互通信，主控模块负责调度各个接口之间的通信，除R485接口外，所有接口均能主动发起数据通信请求，使现场网络设备在无中心服务器的情况下，也能相互进行访问，另外，通过大幅减少了多协议网络现场中所需要的网关设备数量，从而降低了设备成本，也为工程施工降低了复杂度，解决了现有网关设备成本高，安装部署难度大，网络拓扑结构复杂，不方便运维管理，日常维护成本高，不能实现任意两个设备相互间进行通信的功能的技术问题。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的主控模块电路图；
图2为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图1中A处放大图；
图3为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图1中B处放大图；
图4为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的供电模块电路图；
图5为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图4中C处放大图；
图6为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图4中D处放大图；
图7为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的以太网通信模块电路图；
图8为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图7中E处放大图；
图9为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图7中F处放大图；
图10为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图7中G处放大图；
图11为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图7中H处放大图；
图12为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图7中J处放大图；
图13为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的4G/2G无线通信模块电路图；
图14为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的433无线通信模块电路图；
图15为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图14中K处放大图；
图16为本实用新型提出的一种大数据物联网协议转换器的图14中M处放大图。
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。
参照图1-16，一种大数据物联网协议转换器，包括用于信息处理的主控模块、供电模块和通信模块。
主控模块，用于调度通信模块内模块接口之间的通信；
进一步地，主控模块的型号为STM32F103RCT6，主控模块采用DC3.3V直流供电，主控模块的外部配置有8M晶振、时钟晶振以及维持内部时钟的附加电源；
附加电源能维持电路在断电情况下，内部时钟晶振能保持2年。
进一步地，主控模块通过通电总线与通信模块进行通信，通电总线包括SPI总线、CAN总线、USART总线和PIO总线；
通过通电总线内的不同型号的总线能够为通信模块内的不同模块之间进行数据的传输。
供电模块，用于对主控模块和通信模块的运行提供电源；
进一步地，供电模块采用DC12~DC36V宽电压供电，供电模块的电源输入端通过1N4007实现防反接功能，供电模块通过TDI1509芯片将输入的直流电变压转变为DC5V的直流电，供电模块通过LM1117芯片将DC5V直流电转换成DC3.3V直流电实现为主控模块和通信模块之间的供电；
供电模块通过TDI1509芯片和LM1117芯片能够将输入的直流电转化成适合通信模块与主控模块的DC3.3V直流电，便于对通信模块与主控模块进行供电。
通信模块，用于与主控模块之间的通信；
进一步地，通信模块是由以太网通信模块、RS232通信模块、RS485通信模块、CAN总线通讯模块、4G/2G无线通信模块、WiFi/蓝牙通讯模块和433无线通信模块构成；
通信模块包含1个供电模块，1个MCU模块，2个以太网通信模块，2个RS232通信模块，1个RS485通信模块,1个CAN总线通讯模块，1个4G/2G无线通信模块，一个WiFi/蓝牙通讯模块，一个433无线通信模块，除R485通信模块的接口外，所有通信模块的接口均能主动发起数据通信请求。
进一步地，以太网通信模块的型号为W5100S，以太网通信模块采用DC3.3V进行供电，以太网通信模块通过SPI总线与主控模块进行通信，以太网通信模块的外部通信接口为RJ45以太网接口；
以太网通信模块采用W5100S芯片，为主控模块提供了更加简单、快速、稳定和安全的以太网接入方案，同时对于大数据物联网协议转换器制作而言，提供了高效且稳定的方案，能够使开发过程更为简单与快捷。
进一步地，4G/2G无线通信模块的型号为Air720H，4G/2G无线通信模块采用DC5V和DC3.3V供电，4G/2G无线通信模块通过USART总线与主控模块进行通信；
4G/2G无线通信模块采用的是Air720H通信模组，Air720H通信模组内置丰富的网络协议，集成多个工业标准接口，并支持多种驱动和软件功能。
进一步地，433无线通信模块的型号为nRF905，433无线通信模块采用DC3.3V进行供电，433无线通信模块通过SPI总线与主控模块进行通信，433无线通信模块的外部天线接口为SMC接口；
433无线通信模块采用nRF905，作为通信芯片nRF905通信芯片是单片射频收发器，nRF905通信芯片由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和GFSK调制器组成，不需外加声表面滤波器，使用SPI接口与主控芯片之间进行通信，配置非常方便。此外，nRF905通信芯片其功耗很低，以-10 dBm输出功率发射时电流只有11 mA，工作于接收模式时的电流为12.5 mA，具有窄闲模式与关机模式，易于实现功率管理。
通过设置大数据物联网协议转换器，能够实现除RS485总线接口外，其它任意接口间的相互通信，主控模块负责调度各个接口之间的通信，除R485接口外，所有接口均能主动发起数据通信请求，使现场网络设备在无中心服务器的情况下，也能相互进行访问，另外，通过大幅减少了多协议网络现场中所需要的网关设备数量，从而降低了设备成本，也为工程施工降低了复杂度，解决了现有网关设备成本高，安装部署难度大，网络拓扑结构复杂，不方便运维管理，日常维护成本高，不能实现任意两个设备相互间进行通信的功能的技术问题。
工作原理：当主控模块接收到数据通信请求后，先检查目标接口（如：以太网通信模块）是否被占用，如果没有被占有，则将请求直接发送到目标接口以太网通信模块，由目标接口以太网通信模块按其SPI总线将数据发送出去，如果目标接口以太网通信模块被占用，则将请求放入该接口的缓冲队列，待该接口完成数据通信后，将缓冲队列中的请求取出，然后进行发送，待设备对请求进行应答后，根据应答的结果将应答数据发送给通信请求的接口，主控模块负责在通信模块的不同接口之间进行协议转换，将发送者的协议转换成接收者支持的协议，对于需要实时应答的通信请求，当目标接口被占用时，可以将接口状态直接回复给请求接口，由请求接口自主决定后续处理流程。
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 (8)
1.一种大数据物联网协议转换器，其特征在于：包括用于信息处理的主控模块、供电模块和通信模块；
所述主控模块，用于调度所述通信模块内模块接口之间的通信；
所述供电模块，用于对所述主控模块和所述通信模块的运行提供电源；
所述通信模块，用于与所述主控模块之间的通信。
2.根据权利要求1所述的一种大数据物联网协议转换器，其特征在于：所述主控模块的型号为STM32F103RCT6，所述主控模块采用DC3.3V直流供电，所述主控模块的外部配置有8M晶振、时钟晶振以及维持内部时钟的附加电源。
3.根据权利要求1所述的一种大数据物联网协议转换器，其特征在于：所述主控模块通过通电总线与所述通信模块进行通信，所述通电总线包括SPI总线、CAN总线、USART总线和PIO总线。
4.根据权利要求1所述的一种大数据物联网协议转换器，其特征在于：所述供电模块采用DC12~DC36V宽电压供电，所述供电模块的电源输入端通过1N4007实现防反接功能，所述供电模块通过TDI1509芯片将输入的直流电变压转变为DC5V的直流电，所述供电模块通过LM1117芯片将DC5V直流电转换成DC3.3V直流电实现为所述主控模块和所述通信模块之间的供电。
5.根据权利要求3所述的一种大数据物联网协议转换器，其特征在于：所述通信模块是由以太网通信模块、RS232通信模块、RS485通信模块、CAN总线通讯模块、4G/2G无线通信模块、WiFi/蓝牙通讯模块和433无线通信模块构成。
6.根据权利要求5所述的一种大数据物联网协议转换器，其特征在于：所述以太网通信模块的型号为W5100S，所述以太网通信模块采用DC3.3V进行供电，所述以太网通信模块通过所述SPI总线与所述主控模块进行通信，所述以太网通信模块的外部通信接口为RJ45以太网接口。
7.根据权利要求5所述的一种大数据物联网协议转换器，其特征在于：所述4G/2G无线通信模块的型号为Air720H，所述4G/2G无线通信模块采用DC5V和DC3.3V供电，所述4G/2G无线通信模块通过所述USART总线与所述主控模块进行通信。
8.根据权利要求5所述的一种大数据物联网协议转换器，其特征在于：所述433无线通信模块的型号为nRF905，所述433无线通信模块采用DC3.3V进行供电，所述433无线通信模块通过所述SPI总线与所述主控模块进行通信，所述433无线通信模块的外部天线接口为SMC接口。
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| GR01 | Patent grant |