一种建筑能源系统的物联网通用网关技术方案

本发明专利技术一种建筑能源系统的物联网通用网关，稳定高效、通信可靠，具有可扩展性，能够稳定地运行。本发明专利技术包括内核ARM处理器、以太网电路、电源管理模块、DC-DC电源模块、RS485-1采集电路、RS485-2采集电路、串口调试电路、复位电路、JTAG下载电路、LED指示电路、SD卡存储电路、E2PROM存储电路；内核ARM处理器与SD卡存储电路进行通信，内核ARM处理器与E2PROM存储电路进行通信；以太网电路与内核ARM处理器进行通信，RS485-1采集电路和RS485-2采集电路分别与内核ARM处理器进行通信，串口调试电路与内核ARM处理器连接，内核ARM处理器的信号输出端与LED指示电路相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑能源
，具体地涉及一种建筑能源系统的物联网通用网关。
技术介绍
能源一直都是人类赖以生存和发展的重要物质基础,随着社会的不断进步以及人民生活水平的不断提高，能源需求日益加大与能源供给相对不足的矛盾逐渐加剧，因此，节能成为全球共同关注的一个话题；2011年BP世界能源统计年鉴显示，我国已成为世界上能源消耗最大的国家，能源消耗量占全球能源消耗总量的20.3％，所承受的节能减排压力之大不言而喻。目前，建筑在使用过程中的运行能耗已经超过了国民经济能耗的24％，建筑耗能与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”，建筑节能或成为解决能源供应不足和提高能源利用效率的重要途径之一。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种建筑能源系统的物联网通用网关；本专利技术性能稳定高效、通信可靠，具有可扩展性；能够稳定可靠地运行，满足建筑能源系统物联网对数据采集与传输的需求。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用如下技术方案。本专利技术一种建筑能源系统的物联网通用网关，包括Cortex-M3内核ARM处理器、以太网电路、电源管理模块、DC-DC电源模块、RS485-1采集电路、RS485-2采集电路、串口调试电路、复位电路、JTAG下载电路、LED指示电路、SD卡存储电路、E2PROM存储电路；其结构要点是：所述电源管理模块负责整个系统的电源供给；所述Cortex-M3内核ARM处理器通过SDIO高速串行总线与SD卡存储电路进行通信，所述Cortex-M3内核ARM处理器通过I2C串行总线与E2PROM存储电路进行通信；所述以太网电路通过SPI接口与Cortex-M3内核ARM处理器进行通信，所述RS485-1采集电路和RS485-2采集电路分别通过UART1接口和UART2接口与Cortex-M3内核ARM处理器进行通信，所述串口调试电路通过UART0接口与Cortex-M3内核ARM处理器连接，Cortex-M3内核ARM处理器的信号输出端与LED指示电路相连。作为本专利技术的一种优选方案，所述Cortex-M3内核ARM处理器采用STM32F103VET6。作为本专利技术的另一种优选方案，所述以太网电路采用集成硬件协议栈的一体化芯片W5100。作为本专利技术的另一种优选方案，所述RS485-1采集电路和RS485-2采集电路采用ADM2483芯片构成；所述ADM2483芯片为2路，分别通过UART1接口和UART2接口与Cortex-M3内核ARM处理器相连。本专利技术的有益效果是。本专利技术针对建筑能源系统物联网中能耗数据采集与传输的需求提供了一种建筑能源系统的物联网通用网关，基于Cortex-M3内核ARM处理器STM32F103VET6，具有协议转换、数据采集、数据存储、网络传输等功能；数据预先写入SD卡存储器中，克服了网络故障造成的数据丢失问题，在建筑能耗监测系统中的应用本专利技术性能稳定高效、通信可靠，具有可扩展性。本专利技术实现了感知层传感网与数据中心服务器之间的协议转换、数据交互等功能，该网关首先通过RS485现场总线实现建筑能耗信息的采集，然后将其以XML文件的形式存储在SD卡中，最后通过以太网的TCP协议将能耗信息上传至服务器中；随着节能工作的深入开展，建筑能源系统物联网通用网关将具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术一种建筑能源系统的物联网通用网关的结构图。图2是本专利技术的网关与数据中心通信帧格式图。图3是本专利技术的网关与数据中心通信流程图。具体实施方式如图1所示，为本专利技术一种建筑能源系统的物联网通用网关的结构图。包括Cortex-M3内核ARM处理器、以太网电路、电源管理模块、DC-DC电源模块、RS485-1采集电路、RS485-2采集电路、串口调试电路、复位电路、JTAG下载电路、LED指示电路、SD卡存储电路、E2PROM存储电路；其结构要点是：所述电源管理模块负责整个系统的电源供给；所述Cortex-M3内核ARM处理器通过SDIO高速串行总线与SD卡存储电路进行通信，所述Cortex-M3内核ARM处理器通过I2C串行总线与E2PROM存储电路进行通信；所述以太网电路通过SPI接口与Cortex-M3内核ARM处理器进行通信，所述RS485-1采集电路和RS485-2采集电路分别通过UART1接口和UART2接口与Cortex-M3内核ARM处理器进行通信，所述串口调试电路通过UART0接口与Cortex-M3内核ARM处理器连接，Cortex-M3内核ARM处理器的信号输出端与LED指示电路相连。所述Cortex-M3内核ARM处理器采用STM32F103VET6。所述以太网电路采用集成硬件协议栈的一体化芯片W5100。所述RS485-1采集电路和RS485-2采集电路采用ADM2483芯片构成；所述ADM2483芯片为2路，分别通过UART1接口和UART2接口与Cortex-M3内核ARM处理器相连。本专利技术物联网通用网关的稳定运行与电源模块的抗干扰性能密切相关，采取了加入过流检测保险丝以及防接反二极管等措施，同时为了提高RS485数据采集模块的稳定性，采用B0505S电源隔离芯片为ADM2383的逻辑端和总线端供电．加入了3路LED灯用来指示网关的工作状态，即配置状态、采集状态、网络传输状态。所述网关与数据中心通信协议需要自定义，从通信安全的角度出发，本专利技术定义网关与数据中心通信协议帧格式；参见图2所示，数据包类型共分为身份验证包、配置包、心跳包、授时包、能耗数据包、数据应答包、故障包、故障应答包，ID信息共27位，由10位建筑ID、2位网关ID、14位时间信息（年、月、日、小时、分钟、秒）以及1位数据包格式的缩写码（V、T、D、E）组成。传输包以XML（extensiblemarkuplanguage）格式进行打包封装，便于解析及数据提取。网关与服务器建立TCP（transmissioncontrolprotocol）连接之后，发送身份认证请求，当收到服务器下发的一组随机序列之后，将随机序列与网关中存储的密钥组合成一个新的字符串，并进行MD5运算，得到的结果发送给服务器进行验证，服务器将收到的结果与自身计算的结果相比较，如一致，则身份验证通过，开始接下来的配置流程；否则身份验证失败，不予配置；网关与数据中心之间的通信流程，参见图3所示。可以理解的是，以上关于本专利技术的具体描述，仅用于说明本专利技术而并非受限于本专利技术实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑能源系统的物联网通用网关，包括Cortex‑M3内核ARM处理器、以太网电路、电源管理模块、DC‑DC电源模块、RS485‑1采集电路、RS485‑2采集电路、串口调试电路、复位电路、JTAG下载电路、LED指示电路、SD卡存储电路、E2PROM存储电路；其特征在于：所述电源管理模块负责整个系统的电源供给；所述Cortex‑M3内核ARM处理器通过SDIO高速串行总线与SD卡存储电路进行通信，所述Cortex‑M3内核ARM处理器通过I2C串行总线与E2PROM存储电路进行通信；所述以太网电路通过SPI接口与Cortex‑M3内核ARM处理器进行通信，所述RS485‑1采集电路和RS485‑2采集电路分别通过UART1接口和UART2接口与Cortex‑M3内核ARM处理器进行通信，所述串口调试电路通过UART0接口与Cortex‑M3内核ARM处理器连接，Cortex‑M3内核ARM处理器的信号输出端与LED指示电路相连。

【技术特征摘要】
1.一种建筑能源系统的物联网通用网关，包括Cortex-M3内核ARM处理器、以太网电路、电源管理模块、DC-DC电源模块、RS485-1采集电路、RS485-2采集电路、串口调试电路、复位电路、JTAG下载电路、LED指示电路、SD卡存储电路、E2PROM存储电路；其特征在于：所述电源管理模块负责整个系统的电源供给；所述Cortex-M3内核ARM处理器通过SDIO高速串行总线与SD卡存储电路进行通信，所述Cortex-M3内核ARM处理器通过I2C串行总线与E2PROM存储电路进行通信；所述以太网电路通过SPI接口与Cortex-M3内核ARM处理器进行通信，所述RS485-1采集电路和RS485-2采集电路分别通过UART1接口和UART2接口与Cortex-M3内核AR...

【专利技术属性】
技术研发人员：田荣侠，
申请(专利权)人：田荣侠，
类型：发明
国别省市：辽宁;21