CN219420782U - 一种智能网关设备和楼宇管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能网关设备和楼宇管理系统，其中智能网关设备包括主控模块、电源模块、USB扩展模块、串口扩展模块、以太网模块和5G模块，其中，主控模块分别与USB扩展模块、串口扩展模块和以太网模块连接，用于通信数据的传输控制和处理，5G模块通过USB扩展模块与主控模块连接，用于与楼宇管理平台进行通信数据传输；电源模块分别与主控模块、USB扩展模块、串口扩展模块、以太网模块和5G模块连接，用于提供电能。本实用新型技术方案便于智能终端设备的灵活接入、降低了数据传输时延，提升了楼宇管理系统的传输效率。

Description

一种智能网关设备和楼宇管理系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种智能网关设备和楼宇管理系统。

背景技术

随着物联网技术的高速发展和智能终端的发展，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，以最终达到万物互联、享受智慧生活成为了必然的发展趋势，各种管理控制平台也应运而生。例如楼宇智能管理平台，需要与多类智能终端设备如照明设备、空调设备、安防设备(监控\门禁)、窗帘等进行通信连接及信息交互。然而，平台与多类智能终端之间的通信方式涉及种类多样且不确定性，当前市面上已有的一些网关设备难以灵活支持上述设备的通信及其扩展以满足接入管理需求，同时，还存在传输数据时延偏高，网络带宽有限等诸多问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种智能网关设备，以期解决背景技术中的至少一种技术问题。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提出的智能网关设备,包括主控模块、电源模块、USB扩展模块、串口扩展模块、以太网模块和5G模块，其中，主控模块分别与USB扩展模块、串口扩展模块和以太网模块连接，用于通信数据的传输控制和处理，5G模块通过USB扩展模块与主控模块连接，用于与楼宇管理平台进行通信数据传输；电源模块分别与主控模块、USB扩展模块、串口扩展模块、以太网模块和5G模块连接，用于提供电能。

优选地，电源模块包括AC/DC模块、DC-DC模块、稳压模块以及以太网供电模块；AC/DC模块用于将输入的交流电源转换为直流电源输出；DC-DC模块用于进行电压转换；稳压模块用于输出恒压恒频电源；以太网供电模块用于向以太网模块供电。

优选地，USB扩展模块与至少1个USB通信模块连接；USB通信模块用于进行本地升级和/或无线通信。

优选地，串口扩展模块分别与第一串口通信模块和第二串口通信模块连接；第一串口通信模块用于接入楼宇管理传感控制装置；第二串口通信模块用于接入模拟量信号。

优选地，以太网模块的输出端与主控模块的网口输入端连接；以太网模块的输入端与主控模块的网口输出端连接；以太网模块用于提供有线网络通信方式与楼宇管理平台进行通信数据传输。

优选地，智能网关设备还包括HDMI接口，与主控模块连接，用于传输音视频数据。

优选地，智能网关设备还包括接口模块；接口模块包括接线座以及接口电路，其中，接口电路包括第一电阻、第二电阻、第一三极管以及第二三极管，第一电阻的第一端与主控模块连接，第一电阻的第二端与第一三极管的基级连接，第一三极管的集电极接地，第一三极管的发射级分别与第二电阻的第一端和第二三极管的基级连接，第二电阻的第二端与第二三极管的发射极连接，第二三极管的集电极与接线座连接。

优选地，串口扩展模块包括UART主接口、第一UART芯片和第二UART芯片；UART主接口与主控芯片连接，第一UART芯片和第二UART芯片与接口模块连接。

优选地，接口模块包括第一接口模块、第二接口模块、第三接口模块、第四接口模块、第五接口模块和第六接口模块；第一接口模块、第二接口模块、第三接口模块、第四接口模块以及第六接口模块的接线座与串口扩展模块连接；第五接口模块的接线座与USB扩展模块连接。

本实用新型第二方面提出一种楼宇管理系统，包括：楼宇管理平台、智能终端设备和如上述智能网关设备；楼宇管理平台通过5G无线或以太网有线通信方式与智能网关设备通信连接，用于接收通信数据以及发送控制指令控制智能终端设备。

本实用新型技术方案的智能网关设备，通过主控模块进行通信数据的传输控制和处理，采用电源模块支持主控模块以及各部分通信模块的电能供应，通过5G模块以及以太网模块，支持与楼宇管理平台进行有线或无线方式的通信数据传输，并通过USB扩展模块以及串口扩展模块提升了智能网关设备的适配性，有利于智能终端设备的灵活接入、降低了数据传输时延，提升了楼宇管理系统的传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型智能网关设备一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型智能网关设备一实施例的主控模块电路示意图；

图3为本使用新型智能网关设备一实施例的电源模块电路示意图；

图4为本使用新型智能网关设备一实施例的USB扩展模块电路示意图；

图5为本使用新型智能网关设备一实施例的串口扩展模块电路示意图；

图6为本使用新型智能网关设备一实施例的接口模块电路示意图；

图7为本使用新型智能网关设备一实施例的以太网模块电路示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种智能网关设备，应用于楼宇管理系统，其中，楼宇管理系统还包括有楼宇管理平台以及相关的终端设备，采用智能网关设备可以实现各终端设备与楼宇管理平台之间的通信以及数据处理等功能。在本实用新型实施例中，如图1所示，该智能网关设备包括主控模块100、电源模块200、USB扩展模块300、串口扩展模块400、以太网模块500和5G模块201，其中，主控模块100分别与USB扩展模块300、串口扩展模块400和以太网模块500连接，用于通信数据的传输控制和处理；5G模块201通过USB扩展模块300与主控模块100连接，用于与楼宇管理平台进行通信数据传输；电源模块200分别与主控模块100、USB扩展模块300、串口扩展模块400、以太网模块500和5G模块201连接，用于提供电能。具体的，主控模块100用于控制上述各个通信模块的数据传输以及进行相应数据处理，例如协议转换、逻辑判断、音视频编解码等。电源模块200包括AC/DC模块201、DC-DC模块202、稳压模块203以及以太网供电模块204，其中，AC/DC模块201用于将输入的交流电源转换为直流电源输出，DC-DC模块202用于进行电压转换，稳压模块203用于输出恒压恒频电源，以太网供电模块204用于向以太网模块供电。USB扩展模块300支持接入至少1个USB扩展通信模块，用于本地升级和增加额外无线模块。串口扩展模块400分别与第一串口通信模块401和第二串口通信模块402连接，其中，第一串口通信模块401用于接入楼宇管理传感控制装置，例如工业类传感器和/或控制器，第二串口通信模块402用于接入模拟量信号例如模拟电压量等，需要说明的是第一串口通信模块401以及第二串口通信模块401并不局限于单个模块，可以表示2个或多个通用串口通信模块，例如可以是RS485模块。以太网模块500的输出端与主控模块100的网口输入端连接，以太网模块500的输入端与主控模块100的网口输出端连接，以太网模块500用于提供有线网络通信方式与楼宇管理平台进行通信数据传输。5G模块用于提供无线网络通信方式与楼宇管理平台进行通信数据传输，通过5G的运营商信号将数据通过基站发送到楼宇管理平台中或接收来自楼宇管理平台的数据如控制信息，并且还可以利用智能网关设备与智能终端设备之间的无线通信方式进行通信，从而实现整个系统的全无线通信。采用5G网络使得智能网关设备最高速率可以达到4G的若干倍，实现较高的峰值速率、超低的空口时延，以及海量连接，大大提升了数据传输效率以及传输质量。

在一种实施例中，智能网关设备还可以包括HDMI接口600，用于对接HDMI接口的显示类设备，实现高质量的音视频数据传输。下面根据图2-图7对各模块进行详细介绍。

图2为智能网关设备一实施例的主控模块电路示意图，如图2所示，在一种实施例中，主控模块100为可支持视频编解码处理，包括GPIO口，串口UART0、UART1发送接收，网口NETJ1、USB-OTG(USB On-The-Go)接口、高清多媒体接口(High Definition MultimediaInterface，HDMI)接口、移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)接口、PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号接口等。HDMI接口，用于对接显示类设备，将音视频编解码信号通过该接口进行传输，PWM信号接口用于监控功率电路的输出状态和/或提供PWM脉冲信号。

图3为智能网关设备一实施例的电源模块电路示意图，如图3所示，电源模块200中的AC/DC模块301，L通过CON2连接零线N，N通过CON2连接火线L，该模块输入为5V；电源模块200中的CON模块为插座或接口，用于连接AC/DC模块301的L和N；以太网供电模块304即图3中的PON，为以太网通信模块提供12V电压；DC-DC模块302在本实施例中是将12V电压转换为5V电压，用于部分通信模块的供电；稳压模块303即图3中的UPS(Uninterruptible PowerSystem，不间断电源系统)，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，在本电路中相当于稳压器，将5V电源进行稳压输出。

图4为智能网关设备一实施例的USB扩展模块电路示意图，如图4所示，USB扩展模块300为一个1扩4的非常紧凑的高速4端口USB集线器控制器，可以支持接入至少1个USB通信模块，例如可通过HUB_D4_P_1以及HUB_D4_N_2接入5G模块。该USB扩展模块300通过HOST1_P和HOST1_N与主控模块100连接，用于进行本地升级数据传输，实现该智能网关设备的本地升级。

图5为智能网关设备一实施例的串口扩展模块电路示意图，如图5所示，串口扩展模块400主要包括UART主接口以及对应的4通道UART芯片，可将一个标准的3线异步串口(UART)扩展成为4个增强功能串口(UART)，UART主接口在数据传输时可以通过引脚配置为红外通信模式或其它模式。增强功能串口UART的波特率、字长、校验格式可以独立设置，工作电压可设置在2.5～5.0V的范围，具备可配置自动休眠/唤醒功能。本实施例中串口扩展模块400采用3.3V作为工作电压，通过UART0_TX3、UART0_RX4、UART1_TX3以及UART1_RX4与主控模块100连接，第一UART芯片中的RX1_1、TX1_1、RX2_1、TX2_1、RX3_1、TX3_1、以及第二UART芯片中的RX1、TX1、RX3以及TX3分别通过不同的接口模块连接。

图6为智能网关设备一实施例的接口模块电路示意图，如图6所示，接口模块包括接线座以及接口电路，其中，接口电路包括第一电阻、第二电阻、第一三极管以及第二三极管，第一电阻的第一端与主控模块100连接，第一电阻的第二端与第一三极管的基级连接，第一三极管的集电极接地，第一三极管的发射级分别与第二电阻的第一端和第二三极管的基级连接，第二电阻的第二端与第二三极管的发射极连接，第二三极管的集电极与接线座连接。在本实施例中，第一电阻为预留零欧姆电阻，便于后续调试，并且预留了多个接口模块，方便后续进行扩展。在一种实施例中，接口模块包括5G接线座，用于接入5G通信模块。在一种实施例中，接口模块包括第一接口模块、第二接口模块、第三接口模块、第四接口模块、第五接口模块以及第六接口模块，其中，第一接口模块中的接口电路输入端通过GPIO2与主控模块100连接，接线座中的RX3和TX3与串口扩展模块400连接；第二接口模块中的接口电路通过CIF_PDN1与主控模块连接，接线座中的RX3_1和TX3_1与串口扩展模块400连接；第三接口模块中的接口电路通过GPIO1与主控模块100连接，接线座中的RX1和TX1与串口扩展模块400连接；第四接口模块中的接口电路通过BL_EN与主控模块100连接，接线座中的RX1和TX1与串口扩展模块400连接；第五接口模块中的接口电路通过IR_RX与主控模块100连接，接线座中的HUB_D3_N和HUB_D3_P与USB扩展模块300连接；第六接口模块中的接口电路通过PWM2与主控模块100连接，接线座中的RX2_1和TX2_1与串口扩展模块400连接。在一种实施例中，接口模块还包括5G模块，其中，5G模块通过USB扩展模块与主控模块连接，用于楼宇管理平台到智能网关设备之间的通信。

图7为本使用新型智能网关设备一实施例的以太网模块电路示意图，如图7所示，以太网模块500包括以太网芯片和网口接线座，其中，主控模块100的MAC输入端与以太网芯片的输出端连接，主控模块100的MAC输出端与以太网芯片的输入端连接。网口接线座为RJ45网络连接器，用于无运营商网络，使用有线网络实现楼宇管理平台到智能网关设备之间的通信。

本实用新型技术方案的智能网关设备，通过主控模块进行通信数据的传输控制和处理，采用电源模块支持主控模块以及各部分通信模块的电能供应，通过5G模块以及以太网模块，支持与楼宇管理平台进行有线或无线方式的通信数据传输，并通过USB扩展模块以及串口扩展模块提升了智能网关设备的适配性，便于智能终端设备的灵活接入、降低了数据传输时延，提升了楼宇管理系统的传输效率。

本实用新型还提出一种楼宇管理系统，该楼宇管理系统包括楼宇管理平台、智能终端设备和上述的智能网关设备，该智能网关设备的具体结构参照上述实施例。楼宇管理平台通过5G无线或以太网有线通信方式与智能网关设备通信连接，用于接收通信数据以及发送控制指令控制智能终端设备，例如可以通过上述智能网关设备控制楼宇内的照明设备开关、空调设备开关、门禁的开关，或者窗帘的远程控制等。由于本智能网关设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能网关设备，其特征在于，包括：主控模块、电源模块、USB扩展模块、串口扩展模块、以太网模块和5G模块；

所述主控模块分别与所述USB扩展模块、所述串口扩展模块和所述以太网模块连接，用于通信数据的传输控制和处理；

所述5G模块通过所述USB扩展模块与所述主控模块连接，用于与楼宇管理平台进行通信数据传输；

所述电源模块分别与所述主控模块、所述USB扩展模块、所述串口扩展模块、所述以太网模块和所述5G模块连接，用于提供电能。

2.根据权利要求1所述的智能网关设备，其特征在于，所述电源模块包括AC/DC模块、DC-DC模块、稳压模块以及以太网供电模块；

所述AC/DC模块用于将输入的交流电源转换为直流电源输出；

所述DC-DC模块用于进行电压转换；

所述稳压模块用于输出恒压恒频电源；

所述以太网供电模块用于向所述以太网模块供电。

3.根据权利要求1所述的智能网关设备，其特征在于，所述USB扩展模块与至少1个USB通信模块连接；所述USB通信模块用于进行本地升级和/或无线通信。

4.根据权利要求1所述的智能网关设备，其特征在于，所述串口扩展模块分别与第一串口通信模块和第二串口通信模块连接；

所述第一串口通信模块用于接入楼宇管理传感控制装置；

所述第二串口通信模块用于接入模拟量信号。

5.根据权利要求1所述的智能网关设备，其特征在于，所述以太网模块的输出端与所述主控模块的网口输入端连接；所述以太网模块的输入端与所述主控模块的网口输出端连接；所述以太网模块用于提供有线网络通信方式与所述楼宇管理平台进行通信数据传输。

6.根据权利要求1所述的智能网关设备，其特征在于，还包括HDMI接口，与所述主控模块连接，用于传输音视频数据。

7.根据权利要求4所述的智能网关设备，其特征在于，还包括接口模块；

所述接口模块包括接线座以及接口电路，其中，所述接口电路包括第一电阻、第二电阻、第一三极管以及第二三极管，所述第一电阻的第一端与所述主控模块连接，所述第一电阻的第二端与所述第一三极管的基级连接，所述第一三极管的集电极接地，所述第一三极管的发射级分别与所述第二电阻的第一端和所述第二三极管的基级连接，所述第二电阻的第二端与所述第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极与所述接线座连接。

8.根据权利要求7所述的智能网关设备，其特征在于，所述串口扩展模块包括UART主接口、第一UART芯片和第二UART芯片；所述UART主接口与所述主控模块连接，所述第一UART芯片和第二UART芯片与所述接口模块连接。

9.根据权利要求8所述的智能网关设备，其特征在于，所述接口模块包括第一接口模块、第二接口模块、第三接口模块、第四接口模块、第五接口模块和第六接口模块；

所述第一接口模块、所述第二接口模块、所述第三接口模块、所述第四接口模块以及所述第六接口模块模块的接线座与所述串口扩展模块连接；

所述第五接口模块的接线座与所述USB扩展模块连接。

10.一种楼宇管理系统，其特征在于，包括：楼宇管理平台、智能终端设备和如权利要求1-9任一项所述的智能网关设备；

所述楼宇管理平台通过5G无线或以太网有线通信方式与所述智能网关设备通信连接，用于接收通信数据以及发送控制指令控制所述智能终端设备。