CN213817817U

CN213817817U - 网关供电模块

Info

Publication number: CN213817817U
Application number: CN202022861365.7U
Authority: CN
Inventors: 杜浩东; 王隆; 李仲斌; 吴镕涛
Original assignee: Southern Power Grid Digital Grid Research Institute Co Ltd
Current assignee: China Southern Power Grid Digital Grid Technology Guangdong Co ltd
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-07-27
Anticipated expiration: 2030-12-03

Abstract

本申请涉及一种网关供电模块，包括交流电源模块、直流电源模块、POE电源模块以及太阳能电源模块中的至少三个电源模块，以及电源切换模块，通过将该至少三个电源模块分别与该电源切换模块的输入端连接，该电源切换模块的输出端与该网关连接，该电源切换模块，用于将输入电压转换为预设电压值的直流电压后，为该网关供电；也就是说，本申请实施例中的网关供电模块能够提供多种不同类型的电源模块，以满足不同的现场供电环境的使用需求，并能够通过电源切换模块对连接的不同类型的电源模块进行切换操作，确保网关的正常供电，该网关供电模块广泛适用于物联网业务覆盖的各类场景，增加了网关供电方式，提高了网关供电的通用性和便捷性。

Description

网关供电模块

技术领域

本申请涉及供电技术领域，特别是涉及一种网关供电模块。

背景技术

随着物联网技术的发展，越来越多的物联网无线通信网关设备应用于各类业务场景中，来连接周围的物联网通信终端。在不同的业务场景中，现场的供电环境往往需要与接入的网关设备的电源类型相匹配，才能实现对该网关设备的正常供电。

传统的无线通信网关设备的供电方式比较单一，一般采用AC(AlternatingCurrent，交流电)供电或者DC(Direct Current，直流电)供电这种单一的供电方式。

然而，单一的供电方式往往无法满足现场的多种应用场景，在现场的供电环境与网关设备的供电类型不匹配的情况下，导致现场的供电环境无法满足对网关设备的正常供电。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提供多种供电方式的网关供电模块，使得网关可以适应各类现场的供电环境。

一种网关供电模块，包括：交流电源模块、直流电源模块、POE电源模块以及太阳能电源模块中的至少三个电源模块，以及电源切换模块；

其中，该至少三个电源模块分别与该电源切换模块的输入端连接，该电源切换模块的输出端与该网关连接；

该电源切换模块，用于将输入电压转换为预设电压值的直流电压后，为该网关供电。

在其中一个实施例中，该交流电源模块通过2PIN接口与该电源切换模块的输入端连接。

在其中一个实施例中，该交流电源模块包括AC-DC电路，该AC-DC电路通过该2PIN接口与该电源切换模块的输入端连接。

在其中一个实施例中，该直流电源模块通过2PIN接口与该电源切换模块的输入端连接。

在其中一个实施例中，该2PIN接口包括正极电源接口和负极电源接口。

在其中一个实施例中，该POE电源模块通过RJ45接口与该电源切换模块的输入端连接；

该电源切换模块，还用于通过该RJ45接口向该网关传输以太网数据。

在其中一个实施例中，该太阳能电源模块通过4PIN接口与该电源切换模块的输入端连接，且该太阳能电源模块为太阳能直流电源模块。

在其中一个实施例中，该4PIN接口包括正极电源接口、负极电源接口以及两路UART串口数据接口；

该电源切换模块，具体用于通过该正极电源接口、负极电源接口向该网关供电，以及通过该两路UART串口数据接口获取该太阳能直流电源模块中蓄电池的电量。

在其中一个实施例中，该电源切换模块通过SPI接口与该网关连接；

该电源切换模块，具体用于将输入电压转换为预设电压值的直流电压后，通过该SPI接口向该网关供电，以及通过该SPI接口向该网关传输电源接入信息；其中，该电源接入信息包括电源模块接入数量、电源模块类型、以太网数据、太阳能电源模块中蓄电池电量中的至少一个。

在其中一个实施例中，与电源切换模块连接的至少三个电源模块中包括主电源模块和至少两个备用电源模块；

该电源切换模块在检测到该主电源模块断电时，从至少两个备用电源模块中选择一个备用电源模块作为新的主电源模块为该网关供电。

在其中一个实施例中，该交流电源模块为220V交流电源，该直流电源模块为[9,48]V中任一数值的电源模块。

上述网关供电模块，包括交流电源模块、直流电源模块、POE电源模块以及太阳能电源模块中的至少三个电源模块，以及电源切换模块，通过将该至少三个电源模块分别与该电源切换模块的输入端连接，该电源切换模块的输出端与该网关连接，该电源切换模块，用于将输入电压转换为预设电压值的直流电压后，为该网关供电；也就是说，本申请实施例中的网关供电模块能够提供多种不同类型的电源模块，以满足不同的现场供电环境的使用需求，并能够通过电源切换模块对连接的不同类型的电源模块进行切换操作，确保网关的正常供电。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的网关供电模块的结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的2PIN接口的结构示意图；

图3为本申请一个实施例提供的4PIN接口的结构示意图。

附图标记说明：

10：交流电源模块；11：直流电源模块；12：POE电源模块；

13：太阳能电源模块；14：电源切换模块；15：网关；

20：2PIN接口；201：2PIN接口的正极电源接口；

202：2PIN接口的负极电源接口；30：RJ45接口；40：4PIN接口；

401：4PIN接口的正极电源接口；402：4PIN接口的负极电源接口；

403、404：4PIN接口的UART串口数据接口；

50：SPI接口。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供的网关供电模块，适用于网关供电技术领域，该网关供电模块提供至少三种不同类型的电源模块和一个电源切换模块，该不同类型的电源模块可以连接交流电源、直流电源、POE电源或者太阳能电源等，该电源切换模块可以对不同类型的电源模块进行切换，以实现对网关的供电。

传统技术中，物联网网关的供电方式比较单一，只采用一种供电方式为网关进行供电，如：现有的LoRa网关一般采用内置AC-DC电源的方案，外部直接提供交流电源，或把AC-DC电源单独作为供电模块放置在网关旁边；但是这种单一电源供电方式的网关无法同时满足现场多种应用场景，会经常遇到由于网关电源类型和现场供电环境不匹配，需要临时改造外部电源或选择覆盖效果不好，但是有供电条件的安装点进行安装等情况；例如：城市无线信号特塔一般使用48V直流电源给网关供电，但是LoRa网关由于需要交流电源，导致无法直接安装在铁塔上；在智慧农业物联网覆盖业务场景中，需要网关覆盖的区域在郊区或偏远地区，导致没有交直流电源，网关无法正常上电工作。

另外，如果网关电源在长期运行过程中，出现故障时，由于没有备用电源则导致物联网通信终端失联，影响物联网业务应用的正常运行，直接造成使用方的经济损失和物联网服务质量的下降；例如：在城市物联网业务场景中，各类业务场景下无法确保7x24小时稳定的网关供电，经常出现由于线路故障或人为插拔电源接头等原因，导致网关断电，影响物联网数据的正常通信。

本申请实施例提出的网关供电模块可以解决因现有单一电源供电方式而导致的现场供电环境与网关设备的电源类型不匹配时，无法对该网关设备进行正常供电的问题；进一步的，还可以通过连接多个电源模块，以防止在一路电源出现故障时，可以通过连接的另一路电源继续为网关进行供电，以维持网关的正常运行。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1为本申请一个实施例提供的网关供电模块的结构示意图。如图1所示，该网关供电模块包括：交流电源模块10、直流电源模块11、POE电源模块12 以及太阳能电源模块13中的至少三个电源模块，以及电源切换模块14；其中，该至少三个电源模块分别与该电源切换模块14的输入端连接，该电源切换模块 14的输出端与该网关15连接；该电源切换模块14，用于将输入电压转换为预设电压值的直流电压后，为该网关15供电。

具体地，该网关供电模块提供的交流电源模块10、直流电源模块11、POE 电源模块12以及太阳能电源模块13可以分别与外界的交流电源、直流电源、 POE电源或者太阳能电源连接，也就是可以将外界的各种类型的电源接入该网关供电模块；接着，可以通过该网关供电模块中的电源模块，可以是交流电源模块10、直流电源模块11、POE电源模块12或者太阳能电源模块13和电源切换模块14输出预设电压值的直流电压为该网关供电；可选地，该网关供电模块中的电源模块，也就是交流电源模块10、直流电源模块11、POE电源模块12 以及太阳能电源模块13可以将外界电源提供的初始输入电压转换为该网关供电模块中的电源切换模块14的输入电压，该电源切换模块14的输入电压可以是预设范围内的直流电压，该电源切换模块14可以将该输入电压转换为预设电压值的直流电压，也就是该网关15需要的供电电压，为该网关15供电，可以是为该网关15的核心板供电。

可选地，根据现场的实际情况，可以选择至少一种类型的电源与该网关供电模块进行连接，为该网关供电模块提供初始输入电压，通过该网关供电模块中的对应的电源模块将该初始输入电压转换成该电源切换模块14允许接入的输入电压；可选地，该电源切换模块14的允许接入的输入电压可以为直流[9,48]V，该电源切换模块14输出的预设电压值的直流电压可以为直流5V，即该网关15 需要的供电电压可以为直流5V，也就是说，该电源切换模块14可以将输入的直流[9,48]V电压转换为直流5V电压，为该网关15进行供电。

上述网关供电模块，包括交流电源模块、直流电源模块、POE电源模块以及太阳能电源模块中的至少三个电源模块，以及电源切换模块，通过将该至少三个电源模块分别与该电源切换模块的输入端连接，该电源切换模块的输出端与该网关连接，该电源切换模块，用于将输入电压转换为预设电压值的直流电压后，为该网关供电；也就是说，本申请实施例中的网关供电模块能够提供多种不同类型的电源模块，以满足不同的现场供电环境的使用需求，并能够通过电源切换模块对连接的不同类型的电源模块进行切换操作，确保网关的正常供电，该网关供电模块广泛适用于物联网业务覆盖的各类场景，增加了网关供电方式，提高了网关供电的通用性和便捷性。

在一个实施例中，上述交流电源模块10可以通过2PIN接口20与该电源切换模块14的输入端连接，该交流电源模块10可以包括AC-DC电路，该AC-DC 电路可以通过该2PIN接口20与该电源切换模块14的输入端连接；可选地，该 AC-DC电路可以是工业级AC-DC电路，工作温度范围可以在-40～75℃，湿度范围可以达10～95％，可以在各类恶劣的现场环境下确保提供稳定的电源输出，该交流电源模块10可以为220V交流电源；也就是说，在220V交流电源接入该网关供电模块后，可以通过该网关供电模块中的交流电源模块10的AC-DC电路将输入的220V交流电转换为直流电，且该直流电的电压值范围为该电源切换模块14的输入电压的电压值范围，该输入电压的电压值范围可以是上述的直流 [9,48]V；进而将该AC-DC电路转换后的直流电通过该2PIN接口20输出至该电源切换模块14。

在一个实施例中，上述直流电源模块11也可以通过2PIN接口20与该电源切换模块14的输入端连接；该直流电源模块11可以为[9,48]V中任一数值的电源模块，通过该2PIN接口20为该电源切换模块14提供输入电压；可选地，该直流电源模块11还可以包括DC-DC电路，该DC-DC电路也可以通过该2PIN 接口20与该电源切换模块14的输入端连接；在直流电源输出的电压值不满足该网关供电模块中的电源切换模块的输入电压的电压值范围的情况下，可以通过该DC-DC电路将输入的直流电转换为该电源切换模块14的输入电压的电压值范围内的直流电；进而将该DC-DC电路转换后的直流电通过该2PIN接口20 输出至该电源切换模块14。

在一个实施例中，如图2所示，上述2PIN接口20可以包括正极电源接口 201和负极电源接口202；通过该2PIN接口20的正极电源接口201和负极电源接口202为该电源切换模块14提供输入电压；可选地，该电源切换模块14可以包括两路2PIN接口，两路2PIN接口中一路2PIN接口可以接交流电源模块、另一路2PIN接口可以接直流电源模块，组成交流直流混合电源输入，两路2PIN 接口也可以都接交流电源模块，组成双交流电源输入，两路2PIN接口还可以都接直流电流模块，组成双直流电源输入，本申请对该2PIN接口的数量和接入的电源类型并不做限定。

在一个实施例中，上述POE电源模块12可以通过RJ45接口30与该电源切换模块14的输入端连接；该POE电源模块12可以通过该RJ45接口30输出满足该电源切换模块14的输入电压的电压值范围的直流电；可选地，可以将该 RJ45接口30中的空闲引脚4和/或空闲引脚5作为正极电源接口，可以将该RJ45 接口30中的空闲引脚7和/或空闲引脚8作为负极电源接口；也可以将该RJ45 接口30中的数据通信线(引脚1、引脚2、引脚3、引脚6)既用于传输数据，也用于电源接口使用，其中，该引脚1和引脚2为一对发送数据引脚，该引脚3 和引脚6为一对接收数据引脚，该引脚1和引脚2、引脚3和引脚6可以为电源接口的任意极性使用；另外，在该电源切换模块14切换至该POE电源模块12 为网关进行供电的情况下，还可以将该POE电源模块12通过该RJ45接口30 中的数据通信线发送的以太网数据传输至该网关15，通过该网关15将该以太网数据发送至远端服务器，以实现在通过POE电源为该网关进行供电的同时，也能够实现该网关与远端服务器之间的数据交互；其中，该以太网数据可以是连接在该以太网上的各类物联网传感器采集到的传感器数据或计量类数据。

在一个实施例中，上述太阳能电源模块13可以通过4PIN接口40与该电源切换模块14的输入端连接，该太阳能电源模块13可以为太阳能直流电源模块，该太阳能直流电源模块13可以包括太阳能充电板和蓄电池，通过该太阳能充电板向该蓄电池充电，通过该蓄电池为该电源切换模块提供输入电压，该太阳能直流电源模块可以输出满足该电源切换模块的输入电压的电压值范围的直流电。可选地，如图3所示，该4PIN接口40可以包括正极电源接口401、负极电源接口402以及两路UART串口数据接口403和404；该太阳能直流电源模块可以通过该4PIN接口40的正极电源接口401和负极电源接口402为该电源切换模块14提供输入电压；该电源切换模块14可以通过该4PIN接口40中的两路 UART串口数据接口403和404获取该太阳能直流电源模块中蓄电池的电量，也就是说，该电源切换模块14可以通过该4PIN接口40实时获取该蓄电池的状态。

在一个实施例中，电源切换模块14可以通过SPI接口50与该网关15连接；该电源切换模块14，具体用于将输入电压转换为预设电压值的直流电压后，通过该SPI接口50向该网关15供电；该输入电压可以为上述直流[9,48]V电压，该预设电压值的直流电压可以为上述直流5V电压，该电源切换模块14将输入的直流[9,48]V电压转换为直流5V电压后，为该网关15进行供电；该电源切换模块14还可以通过该SPI接口50向该网关15传输电源接入信息；其中，该电源接入信息可以包括电源模块接入数量、电源模块类型、以太网数据、太阳能电源模块中蓄电池电量中的至少一个，本申请对此并不做限定。

在一个实施例中，上述与电源切换模块14连接的至少三个电源模块中可以包括主电源模块和至少两个备用电源模块；该电源切换模块14在检测到该主电源模块断电时，从至少两个备用电源模块中选择一个备用电源模块作为新的主电源模块为该网关供电。

可选地，该电源切换模块14可以预先对各个电源模块设置不同的优先级，在用户将不同类型的电源模块接入该网关供电模块中时，该电源切换模块14根据该预设的优先级从用户接入的电源模块类型中选择优先级最高的电源模块作为主电源模块，将用户接入的其他类型的电源模块作为备用电源模块；该电源切换模块14在检测到该主电源模块断电时，可以根据该预设的优先级从至少两个备用电源模块中选择优先级较高的一个备用电源模块作为新的主电源模块为该网关进行供电，也就是在主电源断电或故障之后，该电源切换模块14可以迅速切换到备用电源继续为该网关进行供电。例如：该电源切换模块可以接入交流电源模块、直流电源模块、POE电源模块和太阳能直流电源模块，对各个电源模块预设的优先级可以是交流电源模块优先级最高，可以表示为1，直流电源模块的优先级为2，POE电源模块的优先级为3，太阳能直流电源模块的优先级为4；在用户接入了交流电源模块、POE电源模块和太阳能直流电源模块的情况下，根据该预设的优先级，将该交流电源模块作为主电源模块，将该POE电源模块和太阳能直流电源模块作为备用电源模块；在该电源切换模块检测到该交流电源模块断电时，可以根据该预设的优先级将该备用电源模块中优先级较高的POE电源模块作为主电源模块，继续为网关进行供电；在该电源切换模块将该交流电源模块切换到该POE电源模块的切换过程中不影响5V输出电压的稳定性，能够提供电源的无感知切换功能。

本申请实施例中，该电源切换模块可以通过2PIN接口、RJ45接口和4PIN 接口分别连接交流电源模块、直流电源模块、POE电源模块以及太阳能直流电源模块，通过连接不同类型的电源模块，可以满足现场供电环境下的不同供电方式为网关进行供电，避免了现有技术中因现场供电环境与单一电源供电方式的网关供电类型不匹配导致的网关无法正常工作的问题，提高了网关供电效率；同时，采用多个电源模块为网关进行供电，可以解决因网关的供电电源断开而导致该网关与终端或服务器之间的通信断开，进而导致物联网通信终端的失联，影响物联网业务应用的正常运行的问题，通过采用备用电源继续为网关进行供电，能够提高网关的工作时长，减少维修人员对网关断电时的维修工作。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种网关供电模块，其特征在于，包括：交流电源模块、直流电源模块、POE电源模块以及太阳能电源模块中的至少三个电源模块，以及电源切换模块；

其中，所述至少三个电源模块分别与所述电源切换模块的输入端连接，所述电源切换模块的输出端与所述网关连接；

所述电源切换模块，用于将输入电压转换为预设电压值的直流电压后，为所述网关供电。

2.根据权利要求1所述的网关供电模块，其特征在于，所述交流电源模块通过2PIN接口与所述电源切换模块的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的网关供电模块，其特征在于，所述交流电源模块包括AC-DC电路，所述AC-DC电路通过所述2PIN接口与所述电源切换模块的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的网关供电模块，其特征在于，所述直流电源模块通过2PIN接口与所述电源切换模块的输入端连接。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的网关供电模块，其特征在于，所述2PIN接口包括正极电源接口和负极电源接口。

6.根据权利要求1所述的网关供电模块，其特征在于，所述POE电源模块通过RJ45接口与所述电源切换模块的输入端连接；

所述电源切换模块，还用于通过所述RJ45接口向所述网关传输以太网数据。

7.根据权利要求1所述的网关供电模块，其特征在于，所述太阳能电源模块通过4PIN接口与所述电源切换模块的输入端连接，且所述太阳能电源模块为太阳能直流电源模块。

8.根据权利要求7所述的网关供电模块，其特征在于，所述4PIN接口包括正极电源接口、负极电源接口以及两路UART串口数据接口；

所述电源切换模块，具体用于通过所述正极电源接口、负极电源接口向所述网关供电，以及通过所述两路UART串口数据接口获取所述太阳能直流电源模块中蓄电池的电量。

9.根据权利要求1所述的网关供电模块，其特征在于，所述电源切换模块通过SPI接口与所述网关连接；

所述电源切换模块，具体用于将输入电压转换为预设电压值的直流电压后，通过所述SPI接口向所述网关供电，以及通过所述SPI接口向所述网关传输电源接入信息；其中，所述电源接入信息包括电源模块接入数量、电源模块类型、以太网数据、太阳能电源模块中蓄电池电量中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的网关供电模块，其特征在于，所述与电源切换模块连接的至少三个电源模块中包括主电源模块和至少两个备用电源模块；

所述电源切换模块在检测到所述主电源模块断电时，从所述至少两个备用电源模块中选择一个备用电源模块作为新的主电源模块为所述网关供电。

11.根据权利要求1所述的网关供电模块，其特征在于，所述交流电源模块为220V交流电源，所述直流电源模块为[9,48]V中任一数值的电源模块。