一种基于多功能路灯杆的NB‑IoT低速物联网网关的制作方法

本实用新型属于物联网领域，涉及一种基于多功能路灯杆的NB-IoT低速物联网网关。

背景技术：

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其通过各种信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网本应该是一个开环的、泛在的网络系统，要求世界上物和物之间可以对话，但是，现阶段的物联网的应用主要为一些闭环系统，这是由于应用场景具有特殊性，这些感知类网络技术一般都应用在局部区域内，网与网之间无法通信，这样就构成了一个个信息孤岛，不是真正的全面互联互通、协同感知；此外，各类感知技术种类繁多，且采用不同的通信协议，根本无法实现互联互通。因此，物联网发展到今天，因为各行业的差异无法产生规模化效应，增加了使用复杂度与成本。

智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，即物联网，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。随着人类社会的不断发展，未来城市将承载越来越多的人口。目前，我国正处于城镇化加速发展的时期，部分地区“城市病”问题日益严峻。为解决城市发展难题，实现城市可持续发展，建设智慧城市已成为当今世界城市发展不可逆转的历史潮流。

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

尽管物联网设备直接应用NB-IoT芯片实现物联网接入，不过由于NB-IoT芯片成本相对于某些设备自身成本偏高的情况，就不再适用。随着物联网设备不断覆盖，每个单独设备有自己的NB-IoT通讯系统，不仅成本偏高，而且对网络资源也是一种很大程度的浪费。

物联网设备安装除了通讯问题需要解决，还有就是供电系统也存在各种不便，为此被迫采用电池+低功耗的方案，由于对功耗要求严格只能牺牲性能达到指标的情况也很多。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种可以为物联网设备提供不间断电源、降低成本、降低功耗的基于多功能路灯杆的NB-IoT低速物联网网关。

本实用新型采用的技术方案是：

一种基于多功能路灯杆的NB-IoT低速物联网网关，其特征在于：包括

NB-IoT模组，用于构建物联网网络实现数据通信；

开关输出控制模块，用于控制外部用市电设备的通断电；

数据采集模块，用于采集外部用市电设备的电能信息；

RS485接口，用于与外部物联网设备连接；

电源输出供电模块，用于为外部物联网设备提供不间断电源；

所述开关输出控制模块、数据采集模块、RS485接口以及电源输出供电模块均与NB-IoT模组连接。本实用新型通过在原来路灯物联网节点协议中扩展了RS485总线的数据传输，为外部物联网设备提供网络，很好的整合利用了现有的网络资源；并且开放了低压供电接口，为外部物联网设备提供不间断电源，解决了外部物联网设备供电难的问题。

进一步，所述NB-IoT低速物联网网关还包括RFID扫描模块，所述RFID扫描模块与NB-IoT模组连接。

进一步，所述数据采集模块包括电压采样模块、电流采样模块以及电量消耗监测模块。

进一步，所述电源输出供电模块是一直流12V输出供电模块，为外部物联网设备低压供电。

进一步，所述NB-IoT低速物联网网关通过RS485总线与外部物联网设备连接。简化了外部物联网设备安装时所需的供电布线、网络覆盖布线等。

本实用新型的有益效果：

1、为自身没有NB-IoT功能、或者应为环境限制不便于安装NB-IoT的物联网设备提供NB-IoT网关接入点，开放低速总线接口，为其他物联网设备提供接入点，开放低压供电接口，为物联网设备提供不间断工作电源，解决其供电难题。

2、远程控制外部设备(用市电设备)通断电，并可以按照设定策略周期执行，对消耗电量和电流电压采集，例如沿街路灯控制等。

3、生活周边有着很多的各式各样的传感器设备，为了能有效的整合这些传感器资源，让其并入物联网需要一种廉价且开放的公共节点，这也是低速物联网网关诞生的初衷之一。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型的拓扑使用结构示意图。

图3是本实用新型的数据传输流程图。

图4是本实用新型与物联网设备创建连接的流程图。

图5是本实用新型与物联网设备数据传输的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本实用新型进行进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

参见图1，一种基于多功能路灯杆的NB-IoT低速物联网网关，安装在多功能路灯灯杆内，包括NB-IoT模组11、开关输出控制模块12、数据采集模块、RS485接口13、电源输出供电模块、RFID扫描模块15，所述开关输出控制模块12、数据采集模块、RS485接口13、电源输出供电模块以及RFID扫描模块15均与NB-IoT模组11连接。

本实施例中NB-IoT模组11是本网关的核心部件，用于构建物联网网络实现数据通信，通过运营商网络与服务器连接；开关输出控制模块12，用于控制用市电设备的通断电；数据采集模块包括电压采样模块、电流采样模块以及电量消耗监测模块，用于采集用市电设备的电能信息，比如电量消耗以及电流电压；RS485接口13，用于与外部物联网设备连接；电源输出供电模块是一直流12V输出供电模块14，用于为外部物联网设备提供不间断低压电源。本实用新型通过在原来路灯物联网节点协议中扩展了RS485总线的数据传输，为外部物联网设备提供网络，很好的整合利用了现有的网络资源；并且开放了低压供电接口，为外部物联网设备提供不间断电源，解决了外部物联网设备供电难的问题。

本实施例所述NB-IoT低速物联网网关通过RS485总线与外部物联网设备连接。简化了外部物联网设备安装时所需的供电布线、网络覆盖布线等。

参见图2，NB-IoT低速物联网网关1通过运营商网络3与服务器4连接，水位报警、路灯照明、环境检测仪、景观灯等物联网设备2通过RS485总线连接至NB-IoT低速物联网网关1的RS485接口13，数据经过NB-IoT低速物联网网关1间接传输到服务器4。

还有每个路灯杆都具备一个对外的物联网接入点，低速物联网设备2如PM2.5传感器通过RS485总线接入NB-IoT低速物联网网关1，原先路灯控制服务器就具备远程获取各个灯杆附件PM2.5的浓度信息，简化原来PM2.5检测的部署难度，节约以前需要为设备的安装杆、网络覆盖和供电接入的问题。

参见图3，NB-IoT低速物联网网关1软件模块在原来路灯物联网节点协议扩展了RS485总线的数据传输、RFID读取模块的分支。在收到服务器数据后，如为物联网设备数据，则打包后转发到485端口；如为RFID读取命令，恢复服务器RFID轮询到结果；若为路灯数据由原来路灯软件模块执行开关灯。

物联网设备2需要网络连接时，通过NB-IoT低速物联网网关1创建连接，连接成功，物联网设备2登录成功，就可以通过NB-IoT低速物联网网关1实现数据的传送，参见图4。NB-IoT低速物联网网关1的485端口在接收到数据时，会先判断NB-IoT模组11是否有空闲，有空闲就发送数据，如果没有空闲则需要等待，参见图5。

本实用新型为自身没有NB-IoT功能、或者应为环境限制不便于安装NB-IoT的物联网设备提供NB-IoT网关接入点，开放低速总线接口，为其他物联网设备提供接入点，开放低压供电接口，为物联网设备提供不间断工作电源，解决其供电难题。远程控制外部设备(用市电设备)通断电，并可以按照设定策略周期执行，对消耗电量和电流电压采集，例如沿街路灯控制等。生活周边有着很多的各式各样的传感器设备，为了能有效的整合这些传感器资源，让其并入物联网需要一种廉价且开放的公共节点，这也是低速物联网网关诞生的初衷之一。

本实用新型应用于照明控制、环境采集、智慧城市管理。低速物联网网关使用NB-IoT技术实现与云服务程序通讯，低速物联网网关适合部署在任何有基站覆盖的场所，低廉的入网资费，适用于对即时性不太高要求的情况。