一种物联网多功能的智能网关系统的制作方法

本实用新型实施例涉及智慧城市技术，尤其涉及一种物联网多功能的智能网关系统。

背景技术：

智慧城市理念的兴起，对城市信息化提出了越来越高的要求，电网、交通、工业、建筑、消防以及照明等领域都需要进行智能化。

以智慧路灯领域为例，现有的智慧路灯，包括led(lightemittingdiode，发光二极管)灯控器、室外ap(accesspoint，接入点)、安防监控、ip(internetprotocol，网际协议)音柱、信息发布屏以及一键呼叫等设备。现有的技术方案中对于各设备基本都是各自分离的控制系统，以及单独的zigbee/lora网关，进行网线通信的设备基本都是单独的交换机或者路由器方案，或者路由器加交换机的方案。发明人在实现本实用新型的过程中，发现现有技术存在以下缺陷：无法实现一体化设计，而且现有的交换机/路由器方案只支持单一上网方式接入，不方便后台管理和设备日常远程运营维护。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种物联网多功能的智能网关系统，以实现智慧终端用户对设备的远程智能控制。

本实用新型实施例提供了一种物联网多功能的智能网关系统，该网关系统包括：

终端连接模块、中控模块，通信模块以及终端管理后台模块；所述中控模块分别与所述终端连接模块、所述通信模块以及所述终端管理后台模块相连；

终端连接模块包括：至少两个通信主站、数据采集单元以及至少两种类型的设备接口单元，不同通信主站支持不同的组网协议；

通信主站，用于与所支持的组网协议匹配的通信节点进行组网，并获取通信节点的数据，发送至中控模块；

数据采集单元，用于获取至少一类传感器采集的数据，发送至中控模块；

设备接口单元，用于获取所接入设备的数据，发送至中控模块；

中控模块，用于将终端连接模块获取的数据发送至通信模块和终端管理后台模块；

通信模块，包括至少两个通信子单元，用于将接收的数据进行网络传输；

终端管理后台模块，用于在接收的数据中，获取与数据查询指令匹配的目标数据，在人机交互界面中进行显示。

进一步的，所述网关系统，还包括：电源管理模块和交流转直流模块；

电源管理模块与交流转直流模块相连，电源管理模块上包括多个交流电源输出接口，交流转直流模块包括多个直流电源输出接口；

电源管理模块，用于将接入的交流电源提供给各交流电源输出接口以及交流转直流模块；交流电源输出接口，用于向接入的交流电源设备供电；

交流转直流模块，用于将接入的交流电源转换为直流电源，提供给各直流电源输出接口；直流电源输出接口，用于向接入的直流电源设备供电；

进一步的，所述网关系统，还包括：交流和直流电源控制和计量模块，所述交流和直流电源控制和计量模块分别与各交流电源输出接口和各直流电源输出接口相连；

交流和直流电源控制和计量模块，用于执行下述至少一项功能：

对交流电源输出接口所接入的交流电源设备和直流电源输出接口所接入的直流电源设备进行实时检测电流电压、电流电压阈值报警、过流保护、电量统计、设定定时开启或关闭任务以及设置开启或关闭间隔延时。

进一步的，所述通信主站包括：lora通信主站以及zigbee通信主站；

所述lora通信主站，用于基于lorawan协议与多个lora节点进行组网；

所述zigbee通信主站，用于基于zigbee协议与多个zigbee节点进行组网。

进一步的，所述设备接口单元包括下述至少两项：

以太网接口单元、以太网供电接口单元、广域网接口单元、光口单元以及标准接口单元。

进一步的，所述数据采集单元包括至少两类传感器接口；

所述传感器接口包括：气象环境检测传感器接口、有毒气体检测传感器接口、红外传感器接口以及烟感传感器接口。

进一步的，所述通信子单元包括：光纤通信子单元、网线通信子单元、4g通信子单元以及wi-fi通信子单元。

进一步的，所述网关系统，还包括：卫星定位模块；所述卫星定位模块与中控模块相连；

所述中控模块还用于，在检测到所述网关系统发生故障时，通过所述卫星定位模块向其他设备发送所述网关系统的定位信息。

进一步的，所述网关系统，还包括：人工智能模块；所述人工智能模块与中控模块相连；

所述人工智能模块，用于接收用户交互语音，并将所述用户交互语音提供给所述中控模块进行处理，接收所述中控模块反馈的响应语音进行播放。

本实用新型实施例中的网关系统，通过通信主站与所支持的组网协议匹配的通信节点进行组网，并获取通信节点的数据，通过数据采集单元获取至少一类传感器采集的数据，通过设备接口单元获取所接入设备的数据，通过中控模块将获取的数据发送至通信模块和终端管理后台模块，通过通信模块将接收的数据进行网络传输，通过终端管理后台模块在接收的数据中，获取与数据查询指令匹配的目标数据，在人机交互界面中进行显示。解决了现有技术中中控设备只支持单一的上网方式，后台管理和设备日常远程运营维护存在困难的问题，实现了智慧终端用户对设备的远程智能控制。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的一种物联网多功能的智能网关系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的一种物联网多功能的智能网关系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的一种物联网多功能的智能网关系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种物联网多功能的智能网关系统的结构示意图，本实施例可适用于远程智能控制多个设备的情况，具体包括：终端连接模块110、中控模块120，通信模块130以及终端管理后台模块140；所述中控模块120分别与所述终端连接模块110、所述通信模块130以及所述终端管理后台模块140相连。其中：

终端连接模块110包括：至少两个通信主站1101、数据采集单元1102以及至少两种类型的设备接口单元1103，不同通信主站支持不同的组网协议；

通信主站1101，用于与所支持的组网协议匹配的通信节点进行组网，并获取通信节点的数据，发送至中控模块；

数据采集单元1102，用于获取至少一类传感器采集的数据，发送至中控模块；

设备接口单元1103，用于获取所接入设备的数据，发送至中控模块；

中控模块120，用于将终端连接模块获取的数据发送至通信模块和终端管理后台模块；

通信模块130，包括至少两个通信子单元，用于将接收的数据进行网络传输；

终端管理后台模块140，用于在接收的数据中，获取与数据查询指令匹配的目标数据，在人机交互界面中进行显示。

本实施例的技术方案，通过通信主站与所支持的组网协议匹配的通信节点进行组网，并获取通信节点的数据，通过数据采集单元获取至少一类传感器采集的数据，通过设备接口单元获取所接入设备的数据，通过中控模块将获取的数据发送至通信模块和终端管理后台模块，通过通信模块将接收的数据进行网络传输，通过终端管理后台模块在接收的数据中，获取与数据查询指令匹配的目标数据，在人机交互界面中进行显示。解决了现有技术中中控设备只支持单一的上网方式，后台管理和设备日常远程运营维护存在困难的问题，实现了智慧终端用户对设备的远程智能控制。

在本实用新型一个可选的实施例中，图2提供了本实用新型实施例中的一种物联网多功能的智能网关系统示意图，如图2所示，所述网关系统，还可以包括：电源管理模块150和交流转直流模块160；其中：

电源管理模块150与交流转直流模块160相连，电源管理模块150上包括多个交流电源输出接口，交流转直流模块160包括多个直流电源输出接口；

电源管理模块150，用于将接入的交流电源提供给各交流电源输出接口以及交流转直流模块160；交流电源输出接口，用于向接入的交流电源设备供电；

交流转直流模块160，用于将接入的交流电源转换为直流电源，提供给各直流电源输出接口；直流电源输出接口，用于向接入的直流电源设备供电；

其中，电源管理模块150用于对接入的交流电源设备的供电状况进行管理，电源管理模块150上包括多个交流电源输出接口。这样设置的好处在于，可以在设备不使用电源时，关闭电源，必要时开启电源，在保障设备稳定运行的同时减少能耗。示例性的，可以提供3-8路ac(alternatingcurrent，交流)220v输出接口，向接入设备提供220v输出供电，单路允许通过电流为10a，电压、电流检测可扩展至8路，本实施例对交流电源输出接口的具体形式不进行限制。

交流转直流模块160包括多个直流电源输出接口，用于将交流电源转换为直流电源，提供直流电源输出给相应的直流电源设备。示例性的，可以提供1路ac220v输入接口，用于提供220v输入供电，最大允许通过电流为38a。可以提供dc(directcurrent，直流)12v接口和dc24v接口，dc12v接口和dc24v接口是较为常见的直流电源输出接口，dc12v接口提供12v输出给相应的直流电源设备，dc24v接口提供24v输出给相应的直流电源设备，本实施例对交流电源输入接口和直流电源输出接口的具体形式不进行限制。这样设置的好处在于，便于用户外接其他弱电设备。

在本实用新型一个可选的实施例中，如图2所示，所述网关系统，还可以包括：交流和直流电源控制和计量模块170，所述交流和直流电源控制和计量模块170分别与各交流电源输出接口和各直流电源输出接口相连；

交流和直流电源控制和计量模块170，用于执行下述至少一项功能：

对交流电源输出接口所接入的交流电源设备和直流电源输出接口所接入的直流电源设备进行实时检测电流电压、电流电压阈值报警、过流保护、电量统计、设定定时开启或关闭任务以及设置开启或关闭间隔延时。

其中，交流和直流电源控制和计量模块170可以对交流电源输出接口所接入的交流电源设备和直流电源输出接口所接入的直流电源设备进行实时检测电流、电压，并将检测到的电流、电压数据发送至中控模块120，终端管理后台模块140可以对电流、电压数据进行实时显示。这样设置的好处在于，可以对接入的设备的供电环境进行实时监控，保证设备安全稳定运行。

交流和直流电源控制和计量模块170还可以用于执行电流电压阈值报警功能。通过预先设置各设备的电流、电压阈值，并实时获取各接入设备的电流、电压状态，当向接入设备输出的电流、电压超过预定阈值时，可以通过终端管理后台模块140进行报警。这样设置的好处在于，可以在接入设备的电流、电压状态超过阈值时及时关断设备，避免设备损坏。

交流和直流电源控制和计量模块170还可以用于执行过流保护功能。交流和直流电源控制和计量模块170可以对各交流电源输出接口和各直流电源输出接口进行电流监控，当电流超过额定电流时，在预定时间内将电流超过额定电流的接口断开。这样设置的好处在于，可以保证用电设备的安全。

交流和直流电源控制和计量模块170还可以用于执行电量统计功能，可以对接入的用电设备的用电量进行统计。这样设置的好处在于，可以全面掌握各用电设备的能耗情况，为设备的选择和部署提供依据，从而使电力应用更加绿色节能。并且，电量统计还可以作为接入设备运行状态的参考，更好地实现对各接入设备的控制。

交流和直流电源控制和计量模块170还可以用于设定定时开启或关闭任务。通过接收到的终端管理后台模块140发送的指令，对接入设备设置单次或者周期性的开启或关闭任务。这样设置的好处在于，可以实现对接入设备的便捷、智能的电源管理。

交流和直流电源控制和计量模块170还可以用于设置开启或关闭间隔延时。通过接收到的终端管理后台模块140发送的指令，对各交流电源输出接口和各直流电源输出接口设置开关间隔延时时间。这样设置的好处在于，可以避免多台接入设备同时上电或下电时造成的瞬间大电流冲击，保护各接入设备和网关系统的安全可靠的运行。

交流和直流电源控制和计量模块170还可以用于实现接入设备供电状态记忆功能。断电时，保存各接入设备在断电前的供电状态，当电力恢复时可以直接恢复各接入设备在断电前的供电状态。这样设置的好处在于，提供可靠性、记忆性的设备管理机制，减少人工干预，节省人工成本。

在本实用新型一个可选的实施例中，通信主站1101可以包括：lora通信主站以及zigbee通信主站；所述lora通信主站，用于基于lorawan协议与多个lora节点进行组网；所述zigbee通信主站，用于基于zigbee协议与多个zigbee节点进行组网。

其中，通信主站1101可以接收到符合组网协议中频点和数据率的终端数据，不同的组网协议对应不同的网络，因此，通信主站1101可以接收不同网络中的终端数据。lora通信主站是一种基于lorawan协议的通信主站，接入各类节点的lorawan终端。lorawan协议适用于低功耗、可扩展、高服务质量以及安全的长距离无线网络，提供大容量的网络规模和高速度的通信机制。lora的组网方案为lora通信主站加lora节点的网络部署方式。

zigbee通信主站是一种基于zigbee协议的通信主站，zigbee协议应用于短距离无线通信，具有低功耗、低成本、低复杂性、时延短、网络容量大的特点，支持大规模组网，支持可靠性较高的网状网路由。zigbee的组网方案为zigbee通信主站加zigbee节点的网络部署方式。

lora通信主站和zigbee通信主站对lora通信主站参数和zigbee通信主站参数进行保存，可以保证lora网络和zigbee网络稳定、有效的运行。

在本实用新型一个可选的实施例中，所述设备接口单元1103可以包括下述至少两项：以太网接口单元、以太网供电接口单元、广域网接口单元、光口单元、标准接口单元。

其中，以太网接口单元可以为rj45lan接口单元，rj45lan接口是常用的以太网接口，支持10兆和100兆自适应的网络连接速度，支持4路poe(poweroverethernet，以太网供电)接口，支持poe+(poe的增强版)，单路poe功率可达到30w。

在本实用新型实施例中，以太网接口单元可以执行离线告警功能，设备接入以太网接口时，记录设备通信状态，当设备超过阈值时间未和服务器进行通信时，判断该设备为离线状态，并将该设备信息发送至中控模块120。这样设置的好处在于，可以及时获取接入以太网接口设备的通信状态，当设备出现网络故障时，快速定位故障设备，对故障设备及时进行维修或更换，减少运营维护成本。

以太网供电接口单元可以为poe接口单元，poe接口单元在进行数据传输的同时，还可以为接入设备进行直流供电。

广域网接口单元可以为wan接口单元，wan接口单元用于连接外部网络。

光口单元可以为用来连接光纤线缆，用于进行远距离数据传输的物理接口。

标准接口单元可以为4gmini-pcie接口单元，以及lpwanmini-pcie接口单元等，mini-pcie接口是为笔记本和一体机等空间狭小的电脑设计的接口。通过该接口，可以更换5g模组，也可更换多种lpwan(low-powerwide-areanetwork，低功率广域网)，便于用户根据实际需求选择不同的入网方式。

在本实用新型一个可选的实施例中，所述数据采集单元1102包括至少两类传感器接口；所述传感器接口可以包括：气象环境检测传感器接口、有毒气体检测传感器接口、红外传感器接口以及烟感传感器接口。

其中，通过不同的传感器接口可以接入不同的传感器设备，并通过数据采集单元采集各传感器设备检测的数据。设置不同的传感器接口，可以满足多种需要进行远程管理、内网穿透或者远程电源管理的智慧场景的需求。

在本实用新型一个可选的实施例中，所述通信子单元可以包括：光纤通信子单元、网线通信子单元、4g通信子单元以及wi-fi通信子单元。

其中，光纤通信子单元支持光纤方式接入互联网。示例性的，可以设置2路光口支持因特网连接，支持10兆、100兆和1000兆自适应的网络连接速度，支持单模、多模光纤，具备光纤二层组网能力，可以灵活适用于环型、链型组网场景。

网线通信子单元支持使用网线接入互联网，4g通信子单元支持全网通，wi-fi通信子单元支持连接wifi接入互联网。设置支持多种通讯方式的通信子单元，当其中一种通信子单元支持的通讯方式不符合要求，或者丢包率较高时，可以选择支持其他通讯方式的通信子单元，便于用户根据实际需求选择合适的通讯方式。同时，通过增加或删减通信子单元，灵活配置网路端口数量，可以满足不同业务的需求。

在本实用新型一个可选的实施例中，所述网关系统，如图2所示，还可以包括卫星定位模块180；所述卫星定位模块180与中控模块120相连；所述中控模块120还用于，在检测到所述网关系统发生故障时，通过所述卫星定位模块180向其他设备发送所述网关系统的定位信息。

在本实用新型实施例中，当中控模块120检测到网关系统或者接入设备发生故障时，由卫星定位模块180根据定位查询设备位置。这样设置的好处在于，可以快速定位故障设备，对故障设备及时进行更换，节约维护成本。

在本实用新型一个可选的实施例中，所述网关系统，如图2所示，还可以包括人工智能模块190；所述人工智能模块190与中控模块120相连；所述人工智能模块190，用于接收用户交互语音，并将所述用户交互语音提供给所述中控模块120进行处理，接收所述中控模块120反馈的响应语音进行播放。

在本实用新型实施例中，人工智能模块190可以接收用户输入的语音，对用户交互语音进行语音识别，将识别出的用户指令发送至中控模块120。这样设置的好处在于，支持语音识别功能，可以提高用户体验。

在本实用新型一个可选的实施例中，图3提供了一种物联网多功能的智能网关系统的结构示意图，如图3所示，网关系统中包括wifi通信单元、7路rj45lan接口、4路poe接口、lora通信主站、zigbee通信主站、wan接口、2路光口、1路rj45wan接口、4g/lpwan接口、mini-pcie接口、数据采集模块、交流转直流模块、人工智能模块、电源管理模块以及32位cpu。其中：

wifi通信单元支持ap(accesspoint，无线接入点)模式、repeaters(中继)模式以及sta(station，站点)模式。

7路rj45lan接口用于接入网口设备，可以应用于智能安防监控、智能交通或者工业自动化等领域。wan接口、2路光口、1路rj45wan接口、4g/lpwan接口以及mini-pcie接口用于接入互联网或者低功率广域网。

lora通信主站用于与lora节点进行组网，zigbee通信主站用于与zigbee节点进行组网。

数据采集模块用于与传感器设备进行连接，传感器设备可以为气象环境监测传感器、有毒气体检测传感器、红外传感器或者烟雾传感器。

交流转直流模块包含1路dc12v/3a输出接口和1路dc24v/3a输出接口，上述两路接口可以接入直流设备。

电源管理模块包含1路ac220v/35a输入接口，用于进行供电，3路ac220v/10a输出接口，3路输出接口可以进行分别开关控制，对每路接口进行电流、电压的实时采集，上述3路接口可以接入交流设备，可以应用于智能电网、智能交通、工业自动化、智能建筑、智能消防以及智能照明等领域。

人工智能模块用于与语音识别系统连接，识别用户交互语音。

除上述接口外，网关系统还具备丰富的设备接口。例如，预留2路io(input/output，输入/输出)接口，以提高可扩展性。预留2路di(digitalinput，数字量输入)接口和ai(analoginput，模拟量输入)接口，可扩展led(light-emittingdiode，发光二极管)灯调光和传感器模拟量采集功能。

此外，网关系统ip(ingressprotection，防护等级)65防水等级还满足户外设备标准，可以满足用户不同的使用场景需求。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。