一种应用于监测系统的网关技术方案

本实用新型专利技术公开了一种应用于监测系统的网关，包括用于封装数据的微处理器、通信模块、3G/4G模块和时钟模块，其中，通信模块连接微处理器和监测系统的传感器采集仪，并且将传感器采集仪的采集数据发送给微处理器；微处理器通过3G/4G模块登录3G/4G无线网络并连接多个数据中心，并且通过3G/4G模块获取网络时间和数据中心下发的返回数据；时钟模块连接微处理器，并且向微处理器提供与网络时间同步的采集时间。本实用新型专利技术网关可将采集数据封装成带有采集时间和有效性校验码的数据，实现与多个数据中心交互，并且数据中心能够根据采集数据获知采集时间和对采集数据进行有效性检测，保证数据采集的实时性和监测系统的安全性。

A gateway for monitoring system

【技术实现步骤摘要】
一种应用于监测系统的网关
本技术涉及计算机通信
，特别涉及一种应用于监测系统的网关。
技术介绍
随着物联网飞速发展，各种监测系统对数据采集的要求也来越高，目前桥梁检测、污染源监测、水利状况监测等监测系统大多采用有线网络进行数据采集，但是采用有线的方式成本较高，铺设线路也十分繁琐，采用4G通信网关是一种较好的解决方案。现有的4G通信网关大多专注于数据传输，没有针对监测采集类应用场景进行较好的专业化定制。这类通信网关只能将数据传输至单一数据中心，未考虑多数据中心备份，且传输的数据未做任何处理，数据中心不能获知数据采集时间，且不能对采集的数据进行有效性检测，这将严重影响系统数据采集的实时性和整个监测系统的安全性。因此，有必要研究出能解决以上问题的通信网关。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于监测系统的网关，该网关可将采集数据封装成带有采集时间和有效性校验码的数据，实现与多个数据中心交互，保证数据采集的实时性和监测系统的安全性。本技术的目的通过下述技术方案实现：一种应用于监测系统的网关，包括：用于封装数据的微处理器、通信模块、3G/4G模块和时钟模块，其中，通信模块连接微处理器和监测系统的传感器采集仪，并且将传感器采集仪的采集数据发送给微处理器；微处理器通过3G/4G模块登录3G/4G无线网络并连接多个数据中心，并且通过3G/4G模块获取网络时间和数据中心下发的返回数据；时钟模块连接微处理器，并且向微处理器提供与网络时间同步的采集时间。优选的，微处理器封装采集数据所采用的封装格式为JSON格式，封装后的JSON包包括传感器ID、采集时间、采集数据、有效性校验码。优选的，数据中心下发的返回数据有两种，分别是下发给传感器采集仪的数据和网关的控制指令；当返回数据为控制指令时，控制指令包括判定前导码和JSON包，其中，判定前导码由前两个字节组成，前两个字节分别表示协议版本和FCtrl标识符；JSON包为网关配置信息。优选的，微处理器通过通信模块连接本地上位机，并且通过通信模块获取本地上位机发送的网关配置信息。更进一步的，还包括连接微处理器的存储模块，存储模块存储有网关配置信息和采集数据；网关配置信息中的配置参数包括：各个数据中心的数据中心IP/域名、端口号和连接方式、是否封装采集数据、是否重启、传感器采集仪所连接传感器的传感器ID、有效性校验码、网关登录包、心跳包、心跳包间隔时间以及通信模块中接口的波特率。优选的，通信模块包括RS485接口模块、RS232接口模块和蓝牙模块，微处理器通过RS485接口模块、RS232接口模块或蓝牙模块与传感器采集仪通信。更进一步的，RS485接口模块和RS232接口模块内分别设有EMC保护电路。优选的，3G/4G无线模块采用移远EC20系列模块或合宙AIR720系列模块。优选的，还包括电源模块和第一状态显示模块，电源模块内设有电源管理电路和连接电源管理电路的EMC保护电路，电源管理电路连接微处理器、通信模块、3G/4G模块和时钟模块；第一状态显示模块连接微处理器，并且进一步设有电源状态指示灯，电源状态指示灯连接电源模块的电源管理电路。优选的，还包括连接微处理器的第二状态显示模块，第二状态显示模块分别设有网络状态指示灯和多个数据传输状态指示灯，其中，网络状态指示灯表示网络连接情况，多个数据传输状态指示灯分别表示不同的数据传输情况，包括数据发送、数据接收和数据等待收发。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本技术网关，包括用于封装数据的微处理器、通信模块、3G/4G模块和时钟模块，其中，通信模块连接微处理器和监测系统的传感器采集仪，并且将传感器采集仪的采集数据发送给微处理器；微处理器通过3G/4G模块登录3G/4G无线网络并连接多个数据中心，并且通过3G/4G模块获取网络时间和数据中心下发的返回数据；时钟模块连接微处理器，并且向微处理器提供与网络时间同步的采集时间。本技术网关通过微处理器将采集数据封装成带有采集时间和有效性校验码的数据，数据中心根据采集数据可以获知采集时间和对采集数据进行有效性检测，保证了数据采集的实时性和监测系统的安全性，可专用于监测系统，适用于监测采集类应用场景。并且，网关通过3G/4G无线网络实现与多个数据中心交互，相较于现有的监测系统利用有线网络获取采集数据的方式，有利于降低成本和监测难度。(2)本技术网关中，时钟模块可向微处理器提供与网络时间同步的采集时间，传感器采集仪可以避免维持时钟和进行复杂的时间同步算法，大大减小了传感器采集仪的设计复杂度。(3)本技术网关中，可根据实际情况灵活选择本地配置或者远程配置的方式设定网关配置信息，实现对网关配置参数的设定以及网关重启操作。附图说明图1是本技术网关的结构框图。图2是图1中网关与数据中心连接后进行数据发送和掉线重连的过程示意图。图3是图1中网关初始化的过程示意图。图4是图1中网关与传感器采集仪和数据中心数据交互的过程示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例本实施例公开了一种应用于监测系统的网关，如图1所示，包括：用于封装数据的微处理器、通信模块、3G/4G模块和时钟模块。其中，通信模块连接微处理器和监测系统的传感器采集仪，并且将传感器采集仪的采集数据发送给微处理器。通信模块包括RS485接口模块、RS232接口模块和蓝牙模块，RS485接口模块和RS232接口模块内分别设有EMC保护电路，EMC保护电路能够起到隔离电流、保护模块内部电路的作用。微处理器可以通过RS485接口模块、RS232接口模块或蓝牙模块与传感器采集仪通信。微处理器通过3G/4G模块登录3G/4G无线网络并连接多个数据中心，并且通过3G/4G模块获取网络时间和数据中心下发的返回数据。数据中心为部署在远端的服务器，也可以是部署在服务器端的应用软件，3G/4G模块具体是采用AT指令集与数据中心进行交互。在本实施例中，微处理器为ARM系列处理器，内置Linux操作系统或其他嵌入式操作系统，微处理器通过UART1串口与RS485接口模块相连接，通过UART2串口与RS232接口模块相连接，通过UART3串口与蓝牙模块相连接，通过UART4串口与3G/4G模块相连接，UART5串口保留作为调试串口。3G/4G无线模块可采用移远EC20系列模块或合宙AIR720系列模块，可根据运营商选择仅支持单一运营商的模块或者全网通模块。时钟模块连接微处理器，在3G/4G模块连接3G/4G无线网络后，微处理器通过NTP服务将网络时间同步到时钟模块，并每隔3600秒同步一次，使得时钟模块与网络时间保持一致，并且可以向微处理器提供与网络时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于监测系统的网关，其特征在于，包括：用于封装数据的微处理器、通信模块、3G/4G模块和时钟模块，其中，/n通信模块连接微处理器和监测系统的传感器采集仪，并且将传感器采集仪的采集数据发送给微处理器；/n微处理器通过3G/4G模块登录3G/4G无线网络并连接多个数据中心，并且通过3G/4G模块获取网络时间和数据中心下发的返回数据；/n时钟模块连接微处理器，并且向微处理器提供与网络时间同步的采集时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于监测系统的网关，其特征在于，包括：用于封装数据的微处理器、通信模块、3G/4G模块和时钟模块，其中，
通信模块连接微处理器和监测系统的传感器采集仪，并且将传感器采集仪的采集数据发送给微处理器；
微处理器通过3G/4G模块登录3G/4G无线网络并连接多个数据中心，并且通过3G/4G模块获取网络时间和数据中心下发的返回数据；
时钟模块连接微处理器，并且向微处理器提供与网络时间同步的采集时间。


2.根据权利要求1所述的应用于监测系统的网关，其特征在于，微处理器封装采集数据所采用的封装格式为JSON格式，封装后的JSON包包括传感器ID、采集时间、采集数据、有效性校验码。


3.根据权利要求1所述的应用于监测系统的网关，其特征在于，数据中心下发的返回数据有两种，分别是下发给传感器采集仪的数据和网关的控制指令；
当返回数据为控制指令时，控制指令包括判定前导码和JSON包，其中，判定前导码由前两个字节组成，前两个字节分别表示协议版本和FCtrl标识符；JSON包为网关配置信息。


4.根据权利要求1所述的应用于监测系统的网关，其特征在于，微处理器通过通信模块连接本地上位机，并且通过通信模块获取本地上位机发送的网关配置信息。


5.根据权利要求3或4所述的应用于监测系统的网关，其特征在于，还包括连接微处理器的存储模块，存储模块存储有网关配置信息和采集数据；
网关配置信息中的配置参数包括：各个数据中心的数据中心IP/域...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永桂，任闯，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44