一种多功能无线网关及基于该网关的安防报警系统的制作方法

1.本实用新型属于智慧家庭技术领域，具体的说，涉及了一种多功能无线网关及基于该网关的安防报警系统。


背景技术：

2.随着智能设备的不断增加，越来越多的设备需要具备联网能力和联动能力。为了兼容到一些没有网络覆盖的情况，无线自组网无疑是一种最好的选择。无线自组网是一种便携式通信方式，在没有任何网络的环境下，能够快速组建一套无中心化的网络环境，不依赖常规的机房网络等传统基础设施。无论是在可视还是非视距的情况下，自组网系统能够简单进行组网，将前端的语音、视频、数据进行传输。
3.433mhz是我们国家的免申请段发射接收频率，可直接使用，无线穿透能力比较强，传输距离比较远，可实现点对点、点对多智能组网，方便维护，自有协议通讯，数据传输透明性小，私密性强，同时功耗较低，可采用电池供电，频段频谱干扰少，可以提高网络得整体性能，减少传输中的重传次数，在智能家具、智能烟感探测等方面应用广泛，是低功耗、长距离通讯得最佳选择。在此条件下，433mhz频段下智能网关显得尤其重要。智能网关可连接多个设备进行无线自组网实现数据交互传输，同时，智能网关也可将设备信息连接至云服务器，将数据推送至智能终端用于提醒。
4.但是，目前的大多数网关设备不支持多种形式的联动机制，无法兼容多种通讯形式的终端设备接入，同时还不具备升级周边设备功能。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种多功能无线网关及基于该网关的安防报警系统。
6.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
7.本实用新型第一方面提供了一种多功能无线网关，包括外部flash模块、433mhz无线通讯模块、4g通讯模块、联动输入输出模块和主控mcu；所述外部flash模块，与所述主控mcu连接，包括两个flash存储单元，第一flash存储单元用于存储事件触发的事件记录、设备注册信息，第二flash存储单元用于存储fota升级程序；所述433mhz无线通讯模块，与所述主控mcu连接，用于所述主控mcu与报警器节点终端之间的无线通信连接；所述4g通讯模块，与所述主控mcu连接，用于与云服务器及用户移动智能终端通信，以将节点信息和网关信息传送至云服务器，接收云服务器下发的信息，及向用户智能终端发送报警信息；所述联动输入输出模块，与所述主控mcu连接，用于所述主控mcu与联动节点终端之间的有线通信连接。
8.基于上述，所述第二flash存储单元划分第一存储区和第二存储区，均存放有app信息描述表数据和bin-data数据。
9.基于上述，还包括与所述主控mcu连接的语音播报模块、lcd显示模块和按键操作模块；所述语音播报模块用于播报网关信息和节点信息；所述lcd显示模块用于显示节点注册信息、节点信息和网关自身功能信息；所述按键操作模块用于实现所述lcd显示模块菜单的操作。
10.基于上述，所述节点信息包括报警信息，以及触发各节点终端相应动作的触发信息。
11.基于上述，所述主控mcu选用意法半导体stm32l496vet6；所述外部flash模块选用两块w25q128；所述433mhz无线通讯模块采用硅传科技的hw3000通讯模块；4g通讯模块采用移远模组ec600s-cn；所述联动输入输出模块包括两路485总线接口、两路can总线接口、两路232总线接口、一路ttl接口以及八路i/o接口。
12.本实用新型第二方面提供了一种安防报警系统，包括所述的多功能无线网关、联动节点终端、报警器节点终端、云服务器和用户移动智能终端；所述多功能无线网关，通过433mhz无线通讯模块与所述报警器节点终端无线通信连接，通过联动输入输出模块与所述联动节点终端有线通信连接，通过4g通讯模块与所述云服务器和用户移动智能终端通信连接，用以实现对报警器节点终端的固件升级，报警器节点终端和联动节点终端的节点信息向云服务器和用户移动智能终端的传送，云服务器和用户移动智能终端的控制指令向报警器节点终端和联动节点终端的传送，以及对报警器节点终端和联动节点终端的联动控制。
13.基于上述，所述联动节点终端包括带阀控功能的家用燃气表及各种控制阀门。
14.基于上述，所述报警器节点终端包括燃气报警器节点终端、co报警器节点终端和烟感报警器节点终端。
15.本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说：
16.1）本实用新型的多功能无线网关通过联动输入输出模块的设置，支持多种形式的有线联动机制，同时兼容多种有线通讯形式的节点终端设备的接入；
17.2）本实用新型的多功能无线网关通过433mhz无线通讯模块的设置，可对接入的支持433mhz无线通讯的节点终端进行固件升级。
附图说明
18.图1为实施例1的多功能无线网关的原理框图。
19.图2为实施例1中第二flash存储单元的存储区域划分图。
20.图3为实施例1中固件升级流程图。
21.图4为实施例1中联动输入输出模块引脚类型图。
22.图5为实施例2中安防报警系统结构框图。
具体实施方式
23.下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
24.实施例1
25.如图1所示，本实施例提供一种多功能无线网关，包括外部flash模块、433mhz无线通讯模块、4g通讯模块、联动输入输出模块、语音播报模块、lcd显示模块、按键操作模块和主控mcu；
26.所述外部flash模块，与所述主控mcu连接，包括两个flash存储单元，第一flash存储单元用于存储事件触发的事件记录、设备注册信息，第二flash存储单元用于存储fota升级程序；所述433mhz无线通讯模块，与所述主控mcu连接，用于固件升级时所述主控mcu与报警器节点终端之间的通信连接；所述4g通讯模块，与所述主控mcu连接，用于与云服务器及用户移动智能终端通信，以将节点信息和网关信息传送至云服务器，接收云服务器下发的信息，及向用户智能终端发送报警信息；所述联动输入输出模块，与所述主控mcu连接，用于各节点终端的接入；所述语音播报模块，与所述主控mcu连接，用于播报网关信息和节点信息；所述lcd显示模块，与所述主控mcu连接，用于显示节点注册信息、节点信息和网关自身功能信息；所述按键操作模块，与所述主控mcu连接，用于实现所述lcd显示模块菜单的操作；所述节点信息包括报警信息，以及触发各节点终端相应动作的触发信息。
27.具体的，所述主控mcu选用意法半导体stm32l496vet6，功能强大、资源丰富、鲁棒性较好，具有512k的flash和320k的ram，为扩展功能预留了足够的空间；
28.所述语音播报模块用于播报网关信息和节点信息，选用wt5801m14模块，更好更智能化的将网关信息和触发信息播报出来，提醒用户报警、入网等信息；
29.所述lcd显示模块采用casil的opto1357gfw模块，是一种300*200点阵显示屏模块，用于显示节点注册信息、节点信息和网关自身功能信息；
30.所述按键操作模块，用于实现所述lcd显示模块菜单的操作，包含有四个按键，分别为单击-上、单击-下、单击-确认和单击-回退；通过操作这四个按键实现lcd屏中文菜单的操作，实现设备报警消音、设备注册等节点终端功能，同时也可以查看自身网关相关密码信息、节点报警记录信息、节点信息等。
31.所述外部flash模块，选用两块w25q128，丰富的空间为记录多种事件和参数提供了保证；
32.第一flash存储单元用于存储事件触发的事件记录、设备注册信息，方便进行事件追溯查看，第一flash存储单元可以为主区备区，分别存储并进行合理性校验，防止数据丢失和数据错误，提高正确性和稳定性；
33.第二flash存储单元用于存储fota升级程序，以进行fota升级。进行网关的fota升级时，首先将第二flash存储单元空间分为firmware a区和firmware b区，如图2所示，均存放有app信息描述表数据和bin-data数据，区分为app-a、data-a、app-b、data-b；第一次上电后，由于没有进行过fota升级，此时a区与b区内容一致，进行fota升级后，将新升级的数据替换app-a、data-a，程序执行成功后，刷新b区数据，即app-b=app-a、data-b=data-a；若程序执行失败，下次重新上电将b区数据给到a区，即app-a=app-b、data-a=data-b，重新执行升级程序，从而保证网关程序顺畅运行。
34.所述4g通讯模块采用移远模组ec600s-cn，性能稳定、传输数据量大、全网通通讯，在自动化领域、智能计量等领域应用广泛。本实施例网关利用模组的打电话功能，可以设置四个报警电话，按设置电话逻辑顺序拨打一个拨打2遍，若无回应则依次拨打；四个报警电话均无人接听，则隔三分钟再重新拨打，若有接听，则停止循环，保证用户知晓报警信息去做处理。
35.所述433mhz无线通讯模块采用硅传科技的hw3000通讯模块，hw3000具有性能稳定、成本低、尺寸小、低功耗、高精度等优势，通过主控mcu的spi引脚可以很方便驱动。在报
警器终端节点与网关上均搭载hw3000通讯模块，可以实现信息交互，同时利用433mhz网络可以实现网关对报警器节点终端的固件升级；
36.固件升级流程为：云服务器通过4g网络告知智能网关进行单节点固件升级或节点固件升级，将固件数据发送至网关进行保存，待节点进行心跳上报时，网关告知报警器节点终端进行固件升级，保持连接，利用433mhz无线通讯即可完成升级；
37.如图3所示，进行报警器节点终端的fota升级时，升级程序存储于第二flash存储单元空间的firmware c区和firmware d区，首先将存放于第二flash存储单元c区的用于报警器节点终端固件升级的app信息描述表数据和bin-data数据传送到报警器节点终端；
38.进行fota升级后，报警器节点终端将升级结果回传至网关，升级程序执行成功后，刷新d区数据，即app-d=app-c、data-d=data-c；若升级程序执行失败，网关将d区数据发送至节点，同时刷新c区数据，即app-c=app-d、data-c=data-d。
39.所述联动输入输出模块为接入更多有线联动节点终端提供了更多方便，包括两路485总线接口、两路can总线接口、两路232总线接口、一路ttl接口以及八路i/o接口；
40.其中rs-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好；can总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性；232总线结构简单，应用广泛；利用这些总线，网关不仅可以联动其余相同总线接口的节点终端进行响应，也可以接收其余节点终端的报警信息或其余信息，实现433mhz无线终端-智能网关-相同有线总线节点终端的双向联动，加强不同节点终端之间的联系；
41.同时，对于其余节点终端，像带有阀控功能的家用燃气表，一般不具有总线结构，可以利用图5中i/o接口的relay1和relay2，这两路设为继电器输出，燃气表接收到继电器信号后可进行开关阀操作；同时网关可以接收继电器输入，为图4中i/o接口的alarm1~alarm8引脚，可以接收其它节点终端设备的继电器信号进行响应操作，也是为实现终端之间互相信息交流提供了保证；ttl接口为其余方式的节点终端设备提供了串口预留，在这些设备不具备上述交互方式时可用该串口进行信息交互。
42.特别的，该网关还设置了电源管理模块，包含市电模块和内部锂电池模块，市电模块接入电压为dc24v，由外部开关电源提供，当市电断开后，内部锂电池持续供电，同时触发市电掉电报警，保证网关正常工作。
43.本实施例提及的多功能智能网关，功能强大、适配性强，为多种类型通讯的节点终端设备提供了接口，可扩展性强，同时可接入200个433mhz无线通讯节点，实现节点信息管理。
44.实施例2
45.如图5所示，本实施例提供一种安防报警系统，包括实施例1所述的多功能无线网关、联动节点终端、报警器节点终端、云服务器和用户移动智能终端；
46.所述多功能无线网关，通过433mhz无线通讯模块与所述报警器节点终端通信连接，通过联动输入输出模块与所述报警器节点终端和所述联动节点终端通信连接，通过4g通讯模块与所述云服务器和用户移动智能终端通信连接，
47.用以实现对报警器节点终端的固件升级，报警器节点终端和联动节点终端的节点信息向云服务器和用户移动智能终端的传送，云服务器和用户移动智能终端的控制指令向
报警器节点终端和联动节点终端的传送，以及对报警器节点终端和联动节点终端的联动控制。
48.本实施例安防报警系统的通讯流程为：
49.燃气报警器节点终端、co报警器节点终端和烟感报警器节点终端等报警器节点终端首先在多功能无线网关上进行设备注册，得到网关分配的id，后续通讯都带有自有id进行身份识别。在事件触发后，通过433mhz无线通讯与网关进行信息交互，网关具有边缘计算能力，获取相应信息，响应节点终端后，同时触发联动响应到联动节点终端，联动节点终端一般为燃气表、阀门等设备，联动节点终端可以触发相应动作；同时网关将设备触发信息通过4g通讯传输至云服务器，云服务器将数据信息处理后经物联网平台进行展示，并将消息推送到智能终端，智能终端一般为手机或平板电脑，同时智能终端也可以控制智能网关和各节点终端。
50.最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。