CN102752237B

CN102752237B - 一种通用网关设备以及物联网***

Info

Publication number: CN102752237B
Application number: CN201210220181.XA
Authority: CN
Inventors: 何宇东
Original assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Current assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: CN102752237A

Abstract

本发明公开了通用网关设备以及物联网***，以提高物联网设备的互通性、易管理性。通用网关设备包括：电平转换电路，用于对传感器与处理器之间传输的信号进行电平转换；处理器，用于根据存储模块中存储的传感器的解析协议，对来自传感器的数据进行解析，并将解析后的数据发送给第一以太控制模块或第二以太控制模块；以及，对来自高层应用***的数据进行解析，得到传感器能够识别的数据，并将该数据发送给与该传感器相连接的电平转换电路；第一以太控制模块，用于在处理器与高层应用***之间，通过以太方式传输数据；第二以太控制模块，用于在处理器与高层应用***之间，通过光口方式传输数据；存储模块，用于存储传感器的解析协议。

Description

一种通用网关设备以及物联网***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通用网关设备以及物联网***。

背景技术

对于物联网控制领域来说，需要提供多种不同的传感器相互通信管理，从普通的检测信号传输到对设备传感器的管理控制，多种业务的整合及通信管理问题显得越来越重要。

目前的物联网设备接口种类很多，有线接口例如有以太接口、光纤接口、RS232串口、RS485接口等等，无线接口有WI-FI、CDMA、GPSR、ZigBee、蓝牙等等。不同的设备之间的链接有使用以太接口的，有使用光纤接口的，无线方面使用多种无线信号，结构复杂，并且在物理接口链接完成后，还需要双方的厂家进行软件协议的调测。由于不同厂家的协议不同，最终完成不同厂家设备的互通很困难，成本很高，大大影响了底层设备的互通性，也对上层的应用开发制造了很大难度。

目前，物联网结构如图1所示，它是由不同种类的接口，通过多级网络链接在一起形成的。

传感器A、B、C、D：是物联网控制中不同场景下不同功能的传感器，不同厂家的传感接口不同，例如：RS2322、RS485、USB等等接口；

网关设备A、B：与传感器和传输设备（有线或无线）通信，收集传感器的数据，把数据送到传输设备；

有线（或无线）传输设备：将送入的数据传输到高层应用***；

高层应用***：对从传输设备送入的数据进行管理的设备，并进行应用处理。

接口A1、B1、C1、D1：传感器与管理设备之间的接口，各接口的接口物理方式与数据协议均不相同；

接口A2、B2：网关设备与有线（无线）传输设备之间的接口，各接口的接口物理方式与数据协议均不相同；

接口C1、C2：传输（有线和无线）设备与高层应用***之间的接口，接口C1、C2分别是有线传输和无线传输，接口物理方式与数据协议均不相同；

上面的物联网的结构非常复杂，接口种类多，设备种类多，因此有如下的缺点：

设备种类多，连接复杂；

接口种类多，使得不同的厂家之间都要开发通信协议接口，工作量大；

设备数量多，设备管理复杂；

设备类型多，造成成本高。

综上所述，目前的物联网结构复杂、成本高、设备之间的通用性差。

发明内容

本发明实施例提供了一种通用网关设备以及物联网***，用以提高物联网设备的互通性、易管理性，实现结构更加简单的物联网，大幅度提高网络性能，并节省成本。

本发明实施例提供的一种通用网关设备包括：至少一个电平转换电路、处理器、第一以太控制模块、第二以太控制模块和存储模块；

电平转换电路，用于对传感器与处理器之间传输的信号进行电平转换；

分别与电平转换电路、第一以太控制模块、第二以太控制模块和存储模块相连的处理器，用于根据存储模块中存储的传感器的解析协议，对来自传感器的数据进行解析，并将解析后的数据发送给第一以太控制模块或第二以太控制模块；以及，对来自高层应用***的数据进行解析，得到传感器能够识别的数据，并将该数据发送给与该传感器相连接的电平转换电路；

第一以太控制模块，用于在处理器与高层应用***之间，通过以太方式传输数据；

第二以太控制模块，用于在处理器与高层应用***之间，通过光口方式传输数据；

存储模块，用于存储传感器的解析协议。

本发明实施例提供的一种物联网***包括高层应用***和至少一个传感器，以及上述通用网关设备。

本发明实施例，通过上述通用网关设备，从而实现了结构更加简单的物联网，大幅度提高了网络性能，并节省了成本，提高了物联网设备的互通性和易管理性。

附图说明

图1为目前物联网的网络结构示意图；

图2为本发明实施例提供的物联网***的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的通用网关设备的对外接口示意图；

图4为本发明实施例提供的通用网关设备的内部结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过通用网关设备把物联网中的相关设备链接起来，通过该设备使用新的设计方案及接口的多元化，解决现有技术中存在的多种设备之间的链接困难，管理困难的问题，并且设备简单，成本低的问题，可以为各类物联网提供一个通用的网关设备，当然也可以应用在其他相关领域。

本发明实施例提供的物联网***结构如图2所示，物联网的网络结构，由高层应用***、通用网关设备以及传感器组成，大大简化的网络结构。

下面对通用网关设备的硬件结构、工作原理分别加以说明。

传感器A、B、C、D：工业控制中不同场景下不同功能的传感器，传感器的接口各异；

通用网关设备：负责将所有的传感器信息进行收集，并且与高层应用***通信。

高层应用***：对从通用网关设备送入的数据进行管理的设备，并进行应用管理。

接口A1、A2、A3、A4：传感器与管理设备之间的接口，接口A1、A2、A3、A4的接口物理方式与数据协议均不相同；

接口B1、B2：网关设备与有线（无线）传输设备之间的接口，接口B1、B2的接口物理方式与数据协议均不相同；

通用网关设备的对外接口，如图3所示，通用网关设备的内部结构如图4所示。

下面分别对图4中的各个模块及信号进行说明。

电平转换电路：

将输入的RS485接口电平、RS232接口电平、USB接口电平信号转换成处理器可以接受的电平信号，该模块可以使用专用芯片（例如芯片MAX3485ECSA）实现；

处理器：

使用处理器实现，例如：单片机、ARM（Advanced RISC Machines，微型处理器，是一种处理器的架构）等处理器，实现对数据的解析与协议转换。

第一以太控制模块：

该模块可以将处理器的信息进行转换，通过以太方式进行传输，处理器可以通过以太方式与外部通信，该部分可以使用专用芯片（例如芯片WJLXT971ALC）实现。

第二以太控制模块：

该模块可以将处理器的信息转换成光纤传输方式进行传输，处理器可以与外部通信，该部分可以使用专用芯片（例如芯片WJLXT971ALC）实现。

存储模块：

使用存储器件实现，例如：闪存（FLASH）、硬盘、SD（Secure Digital MemoryCard，安全数码卡，是一种存储器件）卡等。将处理器需要的数据进行存储或读取，存储处理器运行的操作***。

无线接收模块：

无线接收模块一般根据需要进行选配模块，通用网关设备预留多个通用模块接口，如果是多种无线方式，就安装多个模块，无线接收模块一般有如下几种通信方式的模块：

无线联网技术（Wi-Fi，wireless fidelity）通信模块；

ZigBee（低功耗近距离无线组网通讯技术）通信模块；

时分同步码分多址接入（TD-SCDMA，Time Division Synchronized CodeDivision Multiple Access）通信模块；

宽带CDMA（WCDMA，Wideband CDMA）通信模块；

CDMA2000通信模块；

全球移动通信***（GSM，Global System for Mobile communication）(GPRS)通信模块。

卫星定位模块：

卫星定位模块一般根据需要进行选配，通用网关设备上预留模块通信接口，卫星定位模块，例如可以是：

GPS定位模块；

北斗定位模块；

GLNOSS定位模块。

如图4所示，共有9种信号，分别说明如下：

接口1：RS232电平转换为处理器可以接受的电平，使得处理器可以操作外部传感器；

接口2：RS485电平转换为处理器可以接受的电平，使得处理器可以操作外部传感器；

接口3：USB电平转换为处理器可以接受的电平，使得处理器可以操作外部传感器；

接口4：无线接收模块与处理器之间的通信接口，使得处理器可以通过无线方式与外部通信；

接口5：数据存储接口，可以将处理器要存储的数据进行存储或读取；

接口6：处理器与第一以太控制模块的通信接口，可以将处理器的数据通过以太接口收发；

接口7：处理器与第二以太控制模块的通信接口，可以将处理器的数据通过光口方式收发；

接口8：无线接收模块与处理器之间的通信接口，使得处理器可以通过无线方式与外部通信，与接口4的功能相同，是备份接口；

接口9：卫星定位模块与处理器之间的通信接口，使得处理器可以获得位置等相关信息；

RJ45接口：对外的RJ45的物理形势的以太接口；

光口：光纤通信接口；

RS232接口：RS232电平的物理接口；

RS485接口：RS485电平的物理接口；

USB接口：USB电平的物理接口。

下面具体介绍一下处理器实现的功能：

处理器作为核心处理单元，在软件上实现如下功能：

协议解析功能：

软件需要将输入的传感器、RFID和读卡器的数据进行识别，对协议进行解析；

数据转换功能：

将解析后的数据，转换成新的协议格式的数据，也将约定的格式转换成传感器可接受的格式进行控制。软件可以对RFID的标签进行识别并按照相关的编码规则进行编码。

RFID信息处理功能：

软件支持解析RFID协议处理功能；

传感器信息处理功能：

软件支持解析传感器相关协议处理功能；

数据存储功能：

对过程数据进行存储的功能；

视频信息识别功能：

支持视频相关协议，如：H264；

音频信息识别功能：

支持音频相关协议；

数据压缩功能：

对数据可以进行压缩处理；

数据加密功能：

对数据进行加密保护，支持相关加密算法及相关协议；

事件响应功能：

对任务进行中断响应处理功能；

报警功能：

具备报警控制相关机制；

控制面通道数据处理需求：

支持软件架构下控制面数据流数据传输和协议解析处理；

平台开发功能：

具备一个二次开发的软件平台，相关功能可在该平台基础上进行二次开发；

软件运行环境需求：

支持相关的操作***，如：Linux；

数据处理性能需求：

在软件运算时，支持一定的运算能力。

本发明实施例中物联网***的控制实现方法包括：

第一步，传感器根据对外接口类型，选择与通用平台合适的接口链接；

第二步，由于不同的传感器的接口协议不相同，将每种传感器的解析协议存储到存储模块，处理器根据传感器的类型选择对应的接口协议；

第三步，通用网关设备根据高层应用***的链接方式不同，选择与传感器有线通信或者是无线通信；

第四步，高层应用***对传感器数据通过应用软件进行处理；；

第五步，处理后通过有线接口或无线接口将数据发到处理器；

第六步，处理器解析高层应用***的数据，转换成传感器可以识别的数据；

第七步，如果***中增加了新的传感器，并且没有该传感器的协议解析数据，可以通过高层应用***将新的解析数据通过有线接口或是无线接口经过处理器下载到存储模块。

第七步具体包括：

在***中增加了新的设备（例如新的传感器）后，处理器对来自新的设备的数据进行解析，具体地利用存储模块中已存储的多种解析协议进行解析，但发现多次解析数据均不正确，则进一步处理器可以主动向新的设备进行数据试探，若都没有正确的响应，则处理器上报到上层，具体上报信息包括：

一、***增加了不能识别的新的设备；

二、来自新的设备的不能识别的数据，以及向该新的设备返回的不能识别的数据，这两种数据可以进行打包。

三、新的设备的端口号。

处理器对新设备的数据进行解析，如果可以解析成功，那么把新设备的解析协议的解析代码发给存储模块进行存储，如果解析失败，确认新设备的端口号，通过该端口号确认新设备，通过工作人员将新设备的解析协议存储到存储模块中。

最终，处理器在接收到协议解析代码后，存储到存储模块中，以后再有来自该新设备的数据，利用新增的解析协议对该新设备的数据进行解析。

综上所述，本发明提供了一种通用网关设备及物联网***，这种方法可广泛应用于物联网领域中，能高效地提高业务传输的稳定性和准确性，并且，具有以下优点：

网络架构简单，施工方便；

结构简化，降低了***成本；

平台的结构灵活通用，可以适应不同应用场景；

很容易控制传感器，提高***稳定性；

***升级方便简洁，方便***的扩容。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种通用网关设备，其特征在于，该设备包括：至少一个电平转换电路、处理器、第一以太控制模块、第二以太控制模块和存储模块；

存储模块，用于存储传感器的解析协议；

其中，所述处理器还用于利用存储模块中已存储的多种解析协议，对来自新设备的数据进行解析，当多次解析数据均不正确时，将新设备的信息上报到上层，以实现将新设备的解析协议存储到存储模块中。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，电平转换电路与传感器之间通过RS485接口、RS232接口或USB接口相连。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，第一以太控制模块与高层应用***之间通过RJ45接口相连。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，第二以太控制模块与高层应用***之间通过光口相连。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器为：

单片机或ARM。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述存储模块为：

闪存、硬盘或SD卡。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

至少一个无线接收模块，与处理器相连，用于实现处理器以无线方式与外部通信。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

卫星定位模块，与处理器相连，用于实现处理器获取所述设备的位置信息。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器当多次解析数据均不正确时，进一步向新设备进行数据试探，若没有收到正确的响应，将新设备的信息上报到上层，以实现将新设备的解析协议存储到存储模块中。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理器上报的新设备的信息包括：

***增加了不能识别的新设备；

来自新设备的不能识别的数据；

新设备的端口号。

11.一种物联网***，包括高层应用***和至少一个传感器，其特征在于，该***还包括权利要求1-10任一权项所述的通用网关设备。