【技术实现步骤摘要】
一种基于窄带物联网的多协议智能网关及其实现方法
本专利技术涉及低功耗广域无线通信领域,尤其涉及一种基于窄带物联网的多协议智能网关及其实现方法,用于物联网系统中低功耗无线网络接入互联网,是与网络互联相关的低成本低功耗广域网接入设备,
技术介绍
以物联网为代表的信息通信技术驱动着新一轮科技革命与产业变革,深刻改变着传统产业形态和生活方式。作为物联网产业兴起的重要条件,各种无线技术不断突破,推动更多的传感器设备接入网络,为物联网提供大范围、大规模的连接能力。除运营商广域网GPRS和4G以外,还有局域网的ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth,但是这些无线技术不能兼顾长距离和低功耗。在全球范围内低功率广域网(LPWAN)技术克服了复杂环境下通信距离和长期布置时电池供电等多个难题,快速兴起并逐步商用,形成了以LPWAN为核心的网络连接服务体系。目前备受瞩目的LPWAN技术可分为两类:一类是非授权频段技术,包括LoRa和Sigfox。另一是授权频段技术,以国际电信标准制定组织3GPP推出的NB-IOT为代表。电信运营商利用已有频段资源优势,提供NB-IOT(窄带物联网)面向物联网的连接服务能力,可以保证接入公众移动通信网。而行业用户而言,利用非授权频段LoRa技术构建自身的LoRaWAN提供自用物联网业务,具有网络部署简单灵活、服务成本较低可控等优势。综合分析成本和灵活性,现场LoRa节点通过网关,采用NB-IOT接入公共网络的方式将会长期并存,满足NB-IOT与LoRa的互联互通的多协议智能网关是一种有效的解决方案。例如公布号CN107249211A公开了一种 ...
【技术保护点】
一种基于窄带物联网的多协议智能网关,其特征在于,该智能网关包括低功耗单元(1)和高性能单元(2);所述低功耗单元(1)包括低功耗控制器(1‑1)、太阳能电池板(1‑2)、用于管理供电方式及电池状态信息的电源管理模块(1‑3)、用于接收来自云端服务器信息的NB‑IOT模块(1‑4)、用于获取本地LPWAN内现场LoRa节点信息的LoRa模块(1‑5)和信号采集调理模块(1‑6),其中低功耗控制器(1‑1)分别与所述电源管理模块(1‑3)、NB‑IOT模块(1‑4)和LoRa模块(1‑5)双向通信,同时低功耗控制器的输入端连接信号采集调理模块(1‑6)的输出端,电源管理模块(1‑3)的输入端与太阳能电池板(1‑2)相连;所述电源管理模块提供太阳能供电、蓄电池组和直流供电三种方式;所述高性能单元(2)包括高性能控制器(2‑1)、用于连接RS485节点的RS485接口模块(2‑2)、用于接计算机串口或者串口液晶屏的人机接口模块(2‑3)、GPS接口模块(2‑4)、数据存储模块(2‑5)和以太网接口模块(2‑6),其中高性能控制器(2‑1)分别与RS485接口模块(2‑2)、人机接口模块(2‑3 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于窄带物联网的多协议智能网关,其特征在于,该智能网关包括低功耗单元(1)和高性能单元(2);所述低功耗单元(1)包括低功耗控制器(1-1)、太阳能电池板(1-2)、用于管理供电方式及电池状态信息的电源管理模块(1-3)、用于接收来自云端服务器信息的NB-IOT模块(1-4)、用于获取本地LPWAN内现场LoRa节点信息的LoRa模块(1-5)和信号采集调理模块(1-6),其中低功耗控制器(1-1)分别与所述电源管理模块(1-3)、NB-IOT模块(1-4)和LoRa模块(1-5)双向通信,同时低功耗控制器的输入端连接信号采集调理模块(1-6)的输出端,电源管理模块(1-3)的输入端与太阳能电池板(1-2)相连;所述电源管理模块提供太阳能供电、蓄电池组和直流供电三种方式;所述高性能单元(2)包括高性能控制器(2-1)、用于连接RS485节点的RS485接口模块(2-2)、用于接计算机串口或者串口液晶屏的人机接口模块(2-3)、GPS接口模块(2-4)、数据存储模块(2-5)和以太网接口模块(2-6),其中高性能控制器(2-1)分别与RS485接口模块(2-2)、人机接口模块(2-3)、数据存储模块(2-5)和以太网接口模块(2-6)双向通信;同时高性能控制器的输入端连接GPS接口模块(2-4),所述低功耗控制器(1-1)与高性能控制器(2-1)双向通信;人机接口模块连接人机交互界面。2.根据权利要求1所述的基于窄带物联网的多协议智能网关,其特征在于,所述电源管理模块(1-3)包括蓄电池组、光伏控制器、电压调节电路和滤波电路;其中,光伏控制器的输入端分别连接蓄电池组、太阳能电池板和直流电源,光伏控制器的输出端连接电压调节电路经过滤波电路为低功耗控制器(1-1)供电,同时光伏控制器为低功耗控制器(1-1)提供供电方式和蓄电池组状态信息。3.根据权利要求1所述的基于窄带物联网的多协议智能网关,其特征在于,LoRa模块与LoRa节点组成的LoRa网络支持透传机制和协议转换机制的Modbus协议报文传输;LoRa模块(1-5)作为主机,现场LoRa节点作为从机,采用透明传输机制时,主机和从机传递Modbus报文时,只需要将完整的Modbus协议报文封装在LoRa网络的MAC层的帧负载部分,接收端将帧负载解析后获得Modbus报文;采用协议转换机制时,将Modbus地址与LoRa帧头中的设备DevAddr进行绑定,通过低功耗控制器(1-1)进行协议报文转换。4.根据权利要求1所述的基于窄...
【专利技术属性】
技术研发人员:范书瑞,贾雅亭,田建松,
申请(专利权)人:河北工业大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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