CN212211033U - 一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关 - Google Patents

Abstract

一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，包括感知通信模块、数据传输器、网络通信模块、电源模块、处理器和存储器模块；感知通信模块通过数据传输器与处理器模块电连接，网络通信模块和存储器模块均与处理器电连接；感知通信模块、网络通信模块和处理器均通过电源模块供电；感知通信模块用于同时与至少两个终端设备进行数据交互；处理器用于同时对多个终端设备节点的接收及数据处理；网络通信模块用于提供网络传输；存储器模块用于在网络传输通信异常中断进行短时信息存储，同时在下一次连接到网络时优先将这些信息上传到电力电缆状态诊断平台。

Description

一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关

技术领域

本实用新型属于物联网网关技术领域，特别涉及一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关。

背景技术

在当前物联网时代下，各种各样基于物联网的应用应运而生，各种设备常用的无线传感网络技术包括蓝牙技术、Zigbee技术等作为物联网传感网络传输的主要技术，对于远距离传输具有很大的局限性；物联网网关可以实现将不同类型通信方式之间的协议转换以实现数据的远距离传输。现有技术中物联网网关包括控制器与一个无线通信模块，控制器与无线通信模块电连接，也就是该物联网网关通过这个无线通信模块与终端设备进行数据交互，在数据进行交互的过程中同一时刻只能与一个终端设备进行数据交互的问题；而且进行协议转换的时候不对数据包进行解析，通过透明传输的方式对数据包进行协议转换，这种传统方式虽然适用性强，开发难度低，但是数据安全性不高的问题。

目前电力电缆状态诊断终端设备数量大，且大多数设备使用短距离通信技术，这给数据的远距离传输带来困难；电力电缆状态诊断终端设备有着不同的数据采集格式，且不同的终端设备由于现场环境复杂导致数据传输的方式不相同导致传输协议不相同，这为电力电缆状态诊断***中数据的分类存储、数据查询带来很大的困难且不利于将数据用于后续研究；电力电缆状态诊断终端设备分布广泛，不容易进行定位以进行分布管理，这对设备的***升级、版本管理等带来困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，包括感知通信模块、数据传输器、网络通信模块、电源模块、处理器和存储器模块；感知通信模块通过数据传输器与处理器模块电连接，网络通信模块和存储器模块均与处理器电连接；感知通信模块、网络通信模块和处理器均通过电源模块供电；感知通信模块用于同时与至少两个终端设备进行数据交互；处理器用于同时对多个终端设备节点的接收及数据处理；网络通信模块用于提供网络传输；存储器模块用于在网络传输通信异常中断进行短时信息存储，同时在下一次连接到网络时优先将这些信息上传到电力电缆状态诊断平台。

进一步的，感知通信模块包括若干无线通信模块和若干有线通信模块；无线通信模块包括蓝牙通信模块和Zigbee通信模块，若干蓝牙通信模块形成第一无线通信模块，若干 Zigbee通信模块形成第二无线通信模块；有线通信模块包括串口接口、USB通讯接口和I2C通讯接口；若干串口接口形成第一有线通信接口，若干USB通讯接口形成第二有线通信接口，若干I2C通讯接口形成第三有线通信接口。

进一步的，蓝牙模块型号为TI CC2540器件，与处理器通过SPI进行电连接；Zigbee模块包括Zigbee接收器和串口组成，其中串口与处理器电连接；串口接口包括RS232接口、RS422接口和RS485接口；串口接口、USB接口、I2C接口都分别与处理器进行电连接。

进一步的，网络通信模块包括以太网模块和4G网络通信模块；以太网模块和4G网络通信模块均连接到处理器。

进一步的，4G网络模块的接口为USB接口，通过外插4G无线上网卡实现无线上网功能；以太网网络模块由DM9000、以太网MAC控制器和接口处理芯片HR911103a组成，HR911103a是RJ45的接口芯片，DM9000的差分输出端TXO+和TXO-与HR911103a的 TD+和TD-电连接，DM9000的差分输入端RXI+和RXI-与HR911103a的RD+和RD-相连； DM9000从RJ45的接口中，实现从网络中获得数据和发送数据。

进一步的，处理器还连接有LED状态指示灯，LED状态指示灯用于智能网关工作状态的指示。

进一步的，处理器选用基于ARM920T内核的16/32位RISC的S3C2440A微处理器。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

本实用新型通过无线通信模块实现电力电缆终端设备数据的远距离传输；同时将终端设备不同数据格式、不同传输方式的数据包的接收，数据包协议解析，数据识别，重新封装打包上传电力电缆状态诊断平台，其中这个过程中在数据识别之后的重新封装其实就是对数据的一个分类，这有助于电力电缆状态平台对大量的现场数据的存储以方便用于研究处理；实现在传输过程中不使用透明传输的方式以保证数据的安全性；实现同时与不止一个终端设备进行数据交互，实用性强；以及可以实现在网络传输通信异常中断进行短时信息存储，同时在下一次连接到网络时优先将这些信息上传到电力电缆状态诊断平台，保证***的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关的电路连接框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电力电缆状态诊断***的整体框图；

图3本实用新型实施例提供的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关数据从终端设备上传到电力电缆状态诊断平台的流程图。

图4为本实用新型实施例提供的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关数据从电力电缆状态诊断平台下发到终端设备的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

物联网网关可以实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换。现有技术中物联网网关包括控制器与一个无线通信模块，控制器与无线通信模块电连接，也就是该物联网网关通过这个无线通信模块与终端设备进行数据交互，在数据进行交互的过程中同一时刻只能与一个终端设备进行数据交互；而且进行协议转换的时候不对数据包进行解析，通过透明传输的方式对数据包进行协议转换，这种传统方式虽然适用性强，开发难度低，但是数据安全性不高。

鉴于此发明人经过长期观察和研究发现，提供一种电力电缆状态诊断***用智能网关。该智能网关装置包括处理器、感知通信模块、数据传输器、网络通信模块、存储器模块、电源模块以及LED状态指示灯；所述至少两种通信方式每种通信方式至少两个模块的感知通信模块与数据传输器与处理器依次电连接；所述网络通信模块、电源模块、LED 状态指示灯与所述处理器电连接。该智能网关的至少两种通信方式每种通信方式至少两个模块的感知通信模块可以与多个电力电缆状态诊断***终端设备同时进行数据交互，可以大大的提高数据交互效率；包含以太网和4G网络传输的网络通信模块可以适用于有以太网和没有以太网的环境；存储器模块为在网络传输通信异常中断进行短时信息存储，以实现***数据交互的可靠性，实用性强。

下面通过具体实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参阅图2，本实用新型实施例提供的一种电力电缆状态诊断***的整体框图；如图2 所示，电力电缆状态诊断***用智能网关与电力电缆状态诊断平台通过网络通信模块进行数据交互；电力电缆状态诊断***物联网网关与电力电缆状态诊断终端设备通过包括有线、无线通信方式的感知通信模块进行连接，电力电缆状态诊断终端设备数量可以为三个，也可以为两个、四个、五个等等，在此并不做限制。

一个或者多个电力电缆状态诊断***终端设备连接到智能网关时，处理器将对两者进行绑定处理，以实现数据的交互。

智能网关装置开启之后根据现场条件以确定网络传输方式与电力电缆状态诊断平台进行数据的交互，当网络传输通信异常中断时进行短时信息存储，同时在下一次连接到网络时优先将这些信息上传到电力电缆状态诊断平台。

如图1所示为本实用新型实施例提供的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关的电路连接框图；如图1所示，所述***包括：

感知通信模块，所述感知通信模块与电力电缆状态诊断终端设备进行连接的方式包括有线通信方式和无线通信方式两种，所述无线通信方式包括蓝牙通信模块、Zigbee通信模块；所述有线通信方式包括串口接口、USB通讯接口、I2C通讯接口；所述至少两种通信方式每种通信方式至少两个模块可以满足不同种类通信方式的电力电缆状态诊断终端设备在同一时刻进行连接，这样可以解决相同通信方式情况下与多个设备同时进行连接。

本实施例中，数据传输器可采用数据总线。

数据总线是双向三态形式的总线，即它既可以把处理器的一组数据传送到存储器或输入输出接口等其他部件，也可以将其他部件的数据传送到处理器。并且可用于接收处理器传递的数据并将该数据传输到感知通信网络中的无线通信模块或输出接口，或用于接收多个无线通信模块和输入接口发送的多组数据，并将多组所述数据传输给处理器。

多工器和多路分配器都可用于接收处理器传递的数据并将该数据传输到感知通信网络中的无线通信模块或输出接口，或用于接收多个无线通信模块和输入接口发送的多组数据，并将多组所述数据传输给处理器。

网络通信模块，所述网络通信模块与电力电缆诊断平台预设的通信方式包括4G网络以及以太网的通信方式；通信方式根据现场网络环境进行通信方式的配置，这主要是为了数据快速传输稳定性和经济效益。

处理器模块，处理器用于该网关的一切数据处理和控制功能；数据处理功能对接收到各种不同数据格式、不同通信方式数据的解析、识别、协议转化、打包转发，还有将电力电缆状态诊断***传来的指令发送给指定的电力电缆终端设备；控制功能包括电力电缆状态诊断***终端设备与智能网关的绑定功能、网络通信发生异常中断时信息存储量的控制、控制RFID远程操作过程。智能网关还包括开关按钮用于设备的开启、关闭的控制；

智能网关还包括LED状态指示灯用于智能网关工作状态的指示，其中绿灯表示网关在工作，红灯表示智能网关故障，灯不亮表示没有开启智能网关；

处理器选用基于ARM920T内核的16/32位RISC的低功耗、高集成度、运算能力强的S3C2440A微处理器；所述处理器对接收到的数据进行解析、识别、协议转换、转发之外还需要对数据进行数据加密处理，为了保证了电力电缆数据的安全性；网关***采用 Linux-2.6.31.4***，其内核包含了TCP/IP的协议栈，使用时只需对内核做简单的裁剪即可以满足网关***需要；

当电力电缆状态***物联网网关开始工作时，首先进行初始化设备及配置，建立自身与电力电缆状态诊断平台的连接，这一步骤的通信方式取决于现场提供的网络传输条件，根据现场的网络传输条件确定使用以太网或者4G进行网络通信；在以上步骤都完成之后，电力电缆状态诊断***物联网网关进入等待电力电缆状态诊断终端设备的接入状态，若有接入申请，处理器将完成电力电缆状态诊断终端设备到该网关的连接以及绑定操作；完成这些操作之后，就开始进行数据的接收，通过数据的解析得知上传数据的仪器种类，然后根据解析结果进行数据分类和协议的转换，将数据转发到电力电缆状态***平台；终端设备关闭之后连接断开、自动解除绑定；同时终端设备一旦关闭之后需要重新进行连接绑定。

电力电缆状态诊断平台终端设备与物联网网关连接绑定之后，才可以进行电力电缆状态诊断***平台与电力电缆终端诊断设备的数据交互。

当4G网络或者以太网络发生异常时，处理器将接收到的短时数据进行存储，以维持电力电缆状态***的稳定性，同时在网络后恢复之后上传存储器中的数据。

图3为本实用新型具体实施方式的一种电力电缆状态诊断***数据从电力电缆状态诊断终端设备上传到电力电缆状态诊断平台的流程图，所述步骤包括：

电力电缆状态诊断终端设备与物联网网关进行连接以及绑定，其中每一个通信模块只能与一个终端设备连接，若多个终端设备需要使用同一种通信方式在同一时刻与该物联网网关进行连接时，需要在数据接入模块中扩展需要的通信模块。

进一步的，该物联网网关接收到电力电缆状态诊断终端设备发送的数据，根据数据的格式解析、识别数据的内容，然后进行数据的分类、转发给电力电缆状态诊断平台。

电力电缆状态诊断智能网关与电力电缆状态诊断平台的数据通讯方式是根据现场网络条件进行设置选择以太网还是4G，通信方式的优先原则是首先优先以太网的传输，接着是4G网络的传输。这些通信方式在设备初始化时进行配置，且每次开机都需要进行重新配置。

图4为本实用新型具体实施方式的一种电力电缆状态诊断***数据包从电力电缆状态诊断平台下发到电力电缆状态诊断终端设备的流程图，所述步骤包括：

在进行将电力电缆状态诊断***数据包从电力电缆状态诊断平台下发到电力电缆状态诊断终端设备时的前提是，电力电缆状态诊断终端设备与智能网关进行了绑定，并且电力电缆状态诊断终端设备有发请求指令数据包给平台，此时才可以将电力电缆状态诊断平台的数据通过智能网关下发给处理器，处理器进行数据的解析，数据分类和协议转化最后将数据发送给该指令指定的电力电缆状态诊断终端设备。

尽管已经描述了本实用新型的实施例，对于本领域的技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神到的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，其特征在于，包括感知通信模块、数据传输器、网络通信模块、电源模块、处理器和存储器模块；感知通信模块通过数据传输器与处理器模块电连接，网络通信模块和存储器模块均与处理器电连接；感知通信模块、网络通信模块和处理器均通过电源模块供电；感知通信模块用于同时与至少两个终端设备进行数据交互；处理器用于同时对多个终端设备节点的接收及数据处理；网络通信模块用于提供网络传输；存储器模块用于在网络传输通信异常中断进行短时信息存储，同时在下一次连接到网络时优先将这些信息上传到电力电缆状态诊断平台。

2.根据权利要求1所述的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，其特征在于，感知通信模块包括若干无线通信模块和若干有线通信模块；无线通信模块包括蓝牙通信模块和Zigbee通信模块，若干蓝牙通信模块形成第一无线通信模块，若干Zigbee通信模块形成第二无线通信模块；有线通信模块包括串口接口、USB通讯接口和I2C通讯接口；若干串口接口形成第一有线通信接口，若干USB通讯接口形成第二有线通信接口，若干I2C通讯接口形成第三有线通信接口。

3.根据权利要求2所述的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，其特征在于，蓝牙模块型号为TICC2540器件，与处理器通过SPI进行电连接；Zigbee模块包括Zigbee接收器和串口组成，其中串口与处理器电连接；串口接口包括RS232接口、RS422接口和RS485接口；串口接口、USB接口、I2C接口都分别与处理器进行电连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，其特征在于，网络通信模块包括以太网模块和4G网络通信模块；以太网模块和4G网络通信模块均连接到处理器。

5.根据权利要求4所述的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，其特征在于，4G网络模块的接口为USB接口，通过外插4G无线上网卡实现无线上网功能；以太网网络模块由DM9000、以太网MAC控制器和接口处理芯片HR911103a组成，HR911103a是RJ45的接口芯片，DM9000的差分输出端TXO+和TXO-与HR911103a的TD+和TD-电连接，DM9000的差分输入端RXI+和RXI-与HR911103a的RD+和RD-相连；DM9000从RJ45的接口中，实现从网络中获得数据和发送数据。

6.根据权利要求1所述的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，其特征在于，处理器还连接有LED状态指示灯，LED状态指示灯用于智能网关工作状态的指示。

7.根据权利要求1所述的一种用于电力电缆状态诊断***的智能网关，其特征在于，处理器选用基于ARM920T内核的16/32位RISC的S3C2440A微处理器。

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