一种实时多通道转发的能效物联网网关的制作方法

1.本实用新型涉及一种物联网网关，特别是涉及一种实时多通道转发的能效物联网网关。


背景技术：

2.随着物联网的发展和国家对能源物联网的重视，国家针对耗能较大的企业做了进一步的监督与管理，颁布了一系列针对重点用能企业颁布了一系列用能监测的相关标准和要求，对于高耗能低产出的相关企业和设备进行监控监察。在重点用能单位的数据采集过程中，由于各个企业的用能种类不同，计量设备和厂家的差异，造成通讯接口和通讯协议差异较大，在数据集成的过程中对于需要对多类数据来源进行统计和采集，许多物联网网关受限于接口的采样速率和通讯规约的限制，在进行网络采集和串行数据采集的过程中单位时间内，可接入的设备数量及采样信息内容受到限制，单一的通讯接口也无法适应负责的网络环境。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种实时多通道转发的能效物联网网关，本实用新型自动选择相应的网络接口和485总线等串行数据接口针对电能、热力、流量计、衡器等类型的计量器具进行采集，同时将采集到的数据发送到能效管理平台或其他数据分析中心，通过独立的mac+phy网络芯片配置和管理多路网络通信，实现不同局域网或以太网环境下的数据分发，通过4g移动网络可将偏远位置的信息采集到远端服务器，同时利用实时操作系统、dma转存及emmc等高速数据转发技术保证所诉能效物联网网关的实时性。
4.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种实时多通道转发的能效物联网网关，所述网关包括 cpu处理电路、网络通讯模块、数据存储电路、实时时钟电路、电源模块、4g模块、485电路；cpu处理电路与网络通讯模块、数据存储电路、实时时钟电路、电源模块、4g模块、485电路相连；485电路对下位机的数据进行采集相连，网络通讯模块和4g模块进行上行数据的转发相连；cpu处理电路与负责逻辑处理和分析网络通讯模块和485电路连接数据存储电路；轻量级实时操作系统管理通讯连接各模块通讯线程，dma转存网络通讯模块及数据存储电路的数据信息相连；当网关无法通过网络通讯模块的rj45接口接入广域网时，连接4g模块兼容mqtt协议栈，支持百万个数据节点的接入。
6.所述的一种实时多通道转发的能效物联网网关，所述的网络通讯模块采用3颗w5500网络芯片，硬件网络协议栈与cpu处理电路通过spi总线相连接，由spi_cs片选线区分，以及3个rj45接口，具有独立的mac+phy，通过cpu处理电路1配置和管理网络配置参数连接兼容多个局域网环境下的数据。
7.所述的一种实时多通道转发的能效物联网网关，所述的数据存储电路采用sdinbdg4-16g进行参数及数据存储。
8.所述的一种实时多通道转发的能效物联网网关，所述的实时时钟电路由8025t做为外部时钟，采用超级电容进行供电。
9.所述的一种实时多通道转发的能效物联网网关，所述的电源模块包括2片ldo稳压电源及用于为各个模块提供5v和3.3v直流电源。
10.所述的一种实时多通道转发的能效物联网网关，所述的485电路包括4颗485电平转换芯片及外部电路。
11.本实用新型的优点与效果是：
12.1. 本实用新型配置简单适用性广泛，兼容多种主流通讯协议。
13.2. 本实用新型具有多路独立可配置网口，用于局域网和广域网的数据转发交互。
14.3. 本实用新型具有多路485接口，可同时与多种设备进行数据交互。
15.4. 本实用新型可通过4g移动网络在有线网络受到限制的环境下进行数据转发及交互，并且支持百万个数据节点的接入，提高物联网网关的可扩展性能。
16.5. 本实用新型多路独立可配置网口通过dma转存及实时操作系统的线程管理，具有更高的实时性。
17.6. 本实用新型采用emmc存储技术提高所属物联网网关的实时性。
附图说明
18.图1为本实用新型整体构成示意图；
19.图2为本实用新型流程图。
20.图中部件：cpu处理电路1、网络通讯模块2、数据存储电路3、实时时钟电路4、电源模块5、4g模块6、485电路7。
具体实施方式
21.下面结合附图所示实施例对本实用新型进行详细说明。
22.本实用新型通过cpu处理电路1通过数据存储电路3获取网络配置信息和各端口的协议栈信息，通过spi总线与网络通讯模块2进行数据交互，通过spi总线的cs片选线选择相应网络端口，收到数据后由dma直接转存到数据存储电路3，获取实时时钟电路4的时钟后将各类数据及参数由上行数据协议栈通过网络通讯模块2上报到相应的对端接收端口。当所述的网络通讯模块2无法通过有线网络连接到广域网进行数据交互时，cpu处理电路1通过4g模块6将数据上传到指定对端接口，cpu处理电路1实时操作系统对网络通讯模块2、 4g模块6、485电路7分别建立独立通讯线程，4g模块6和485电路7通过由中断、网络通讯模块由dma区获取数据将接收和发送的数据压入消息队列，得到相应的接收发送标志后进行消息转发。
23.本实用新型包括cpu处理电路1、网络通讯模块2、数据存储电路3、实时时钟电路4、电源模块5、4g模块6、485电路7。
24.cpu处理电路1采用一颗stm32f429作为cpu处理电路与网络通讯模块2、数据存储电路3、实时时钟电路4、电源模块5、4g模块6、485电路7 相连接，处理和分析网络通讯模块2和485电路7提供的数据信息，通过txd、rxd串行数据总线与4g模块6相连接，cpu处理电路通过内置的实时操作系统对网络通讯模块2、 4g模块6、485电路7分别进行线程管理，网络通
讯模块2将数据存入dma区，在系统空闲时，将数据打包存储到数据存储电路3，通过中断将4g模块6、485电路7的串行数据总线的数据压入到消息队列，由cpu处理电路分发任务标志，进行下行数据的获取和上行数据的转发。
25.网络通讯模块2采用3颗w5500网络芯片，通过spi总线与cpu处理电路1相连接，由3条spi_cs片选线区分各自的工作，分别通过txp、txn、rxp、rxn连接到3路rj45网络接口，cpu处理电路1配置和管理ip、网关等网路参数，通过rj45接口与局域网和广域网里的数据库、网络协议端口相连接，通过数据存储电路3获取相应的协议配置参数，将读取到的数据信息转换后分类存储。
26.数据存储电路3采用sdinbdg4-16g进行参数及数据档案的存储，通过sdi_clk、sdi_rst、sdi_clk、sdi_cmd和8条sdi_data信号线与cpu处理电路1相连接，负责进行参数及数据存储。
27.实时时钟电路4由8025t做为外部时钟，通过clk和sda信号线线与cpu处理电路1相连接，通过采用一颗3.3f的超级电容进行供电，负责为物联网网关计量的时区时段提供时钟。
28.电源模块5包括一颗5vldo稳压电源模块和一颗3.3vldo稳压电源模块电源模块组成，为所述的物联网网关提供各级电源。
29.4g模块6采用u9507c4g收发模块通过一路txd、rxd与cpu处理电路1相连接。
30.485电路7包括4颗485电平转换芯片及外部电路，分别通过一路txd和rxd总线与cpu处理电路1相连接，通过各子的485a、485b总线连接采集设备，进行下行数据交互。
31.本实用新型物联网网关中，cpu处理电路1上电后由cpu处理电路1初始化中断、时钟、定时器、spi总线、串口及各个外设模块，初始化实时操作系统及各个线程，读取数据存储电路3中的参数信息，配置网络通讯模块2 和485电路7 ，初始化实时时钟电路4的8025t，为物联网网关的上报信息提供时钟标志。网络通讯模块2中的w5500在通过rj45接口及数据存储电路3存储的对端网络信息，读取信息后与对端交互后得到的数据通过spi总线放入到dma数据区，由cpu处理电路1判断系统空闲后存储到数据存储电路3，在rj45接口无法通过本地网络联通广域网的情况下，由4g模块6将数据上报到对端接口；cpu处理电路1通过mqtt协议栈可与不限数量的接入到同一对端服务器的设备或数据接口进行数据交互。cpu处理电路1通过中断将4g模块6、485电路7的串行数据总线的数据压入到消息队列，由cpu处理电路分发任务标志，485电路7通过数据存储电路3的数据总线加载相应协议栈后得到下发数据指令，与下位机设备交互数据后得到的数据由cpu处理电路1存储到数据存储电路3，在系统空闲或到达上传时间后由网络通讯模块2或4g模块6进行上行数据的转发。