物联网智能网关、工业采集网关、数据采集网关的功能及应用方案
无线通讯网关，亦称数据采集网关，数据采集、协议转换网关，工业采集网关，可采用GPRS，433，2.4G，,wifi及以太网等多种通讯方式，快速实现近距离、中远程数据采集传输，适用于工业、农业、建筑、环保、医疗、运输等领域。目前，比较常用的工业智能网关主要包括XL91智能网关和XL90智能网关。
一、XL91智能网关，也叫无线网关，工业物联网智能网关，工业通信网关，无线传感管理主机等，集通讯管理、数据接收、协议转换、数据处理转发等功能，支持手机WiFi现场调试的，属于无线传感器网络产品。
XL91智能网关，可同时接收多个
无线传感器数据，支持1路以太
网口（Ethernet）、1路RS485
串口、无线传输等上行方式，可
选GPRS，433MHZ，2.4GHZ，WI-FI
等无线传输方式。
特点：
1、XL91 适用于构建小容量的传感网络；
2、读取、处理、转发传感节点的数据：通讯管理、协议转换、数据处理、数据转发；
3、提供用户要求的协议；
4、1路2.4GHz或490MHz，组成星型或MESH型的网络；
5、可提供用户要求的协议；
构建小型智能传感网络；
协调、管理传感网络节点通讯；
智能传感网络和外部网络枢纽和桥梁：通讯网络转换、通信协议转换；拓扑图如下↓
XL91 物联网智能网关应用领域：
1、油田、油井、气田监测；
2、蒸汽管道、供暖管道监测；
3、水泵房的监测；
4、冷藏、仓储环境监测；
5、农业、养殖环境监测。
XL91 物联网智能网关应用方案一：拓扑图如下↓
1、构建小型智能传感网络；
2、传感网络和外部网络的网络转换和协议转换设备。
3、通过433MHz、2.4GHz无线方式读取传感节点的数据；
4、通过GPRS方式将数据上传至云服务器；
5、可在现场加装触摸屏，用于现场监视；
6、能源管理系统（EMS）：采集局部传感接点的数据上传。
XL91 物联网智能网关应用方案二：拓扑图如下↓
1、构建小型智能传感网络；
2、传感网络和外部网络的网络转换和协议转换设备。
3、通过433MHz、2.4GHz无线方式读取传感节点的数据；
4、通过Ethernet将数据上传至监控计算机；
5、DCS系统：采集压力、温度、气体等节点数据，通过Ethernet、RS485上传至DCS；
XL91智能网关的应用范围广，无需布线，减少运维成本，安装便捷，即插即用，适用于油田、油井、气田，蒸汽管道、供暖管道，水泵房，冷藏、仓储，农业大棚、养殖等环境数据实时监测及预警。
二、XL90智能网关，也叫无线网关，工业物联网智能网关，工业通信网关，无线传感管理主机等，集通讯管理、数据接收、协议转换、数据处理转发等功能，支持手机WiFi现场调试，属于无线传感器网络产品。
XL90智能网关，可同时接收多个无线传感
器数据，支持2路以太网口
（Ethernet）、RS485和1路RS232
串口、无线传输等上行方式，可
选GPRS，433MHZ，2.4GHZ，WI-FI
等无线传输方式。
XL90智能网关的应用范围广，无需布线，减少运维成本，安装便捷，即插即用，适用于机房、机站动力、环境监控系统，低压配电监控系统，电能数据监控系统，工厂机器设备、生产线运行状态监控系统，生产信息采集系统等无线监测及预警。
特点：
1、智能传感网络核心，构建大容量的传感网络；
2、高度集成化；
3、多种通讯方式可选；
4、支持多种通信协议，和平台应用软件通信。
5、支持物联网协议MQTT、SOAP协议；
6、可为用户定制开发指定的通信协议；
构建智能传感网络；
协调、管理传感网络节点通讯；
智能传感网络节点和服务器之间的枢纽和桥梁：通讯网络转换、通信协议转换；拓扑图如下↓
应用领域：
1、机房、机站动力、环境监控系统；
2、低压配电监控系统；
3、电能数据监控系统；
4、工厂机器设备、生产线运行状态监控系统；
5、生产信息采集系统。
XL90物联网智能网关应用方案一：拓扑图如下
通过433MHz、2.4GHz无线方式读取传感节点的数据；
节点装置可选智能传感器、智能测控装置，或第三方的智能装置；
通过以太网，将传感节点的数据上传至监控中心服务器；
支持不同的通信协议上传数据给多台服务器。
XL90物联网智能网关应用方案二：拓扑图如下
读取传感节点通过GPRS上传至Internet上的数据；
作为云平台应用软件的前端通讯设备：通讯接口和通信协议转换。
物联网智能网关适合哪些应用场景 工业物联网网关在整个网络监控系统中占有非常重要的地位，可以说占据了“半边天”，是因为只要搭建无线监控，就离不开它。它弥补了有线监控的弊端：布线受限、组网不灵活、成本太高等。那么有哪些场所比较适合使用物联网智能网关呢？ 1、危险地区及监管人员不容易接近的场所 如：易燃易爆等危险场所、疾病传染区、其他微生物危险区等。 这些地方比较危险，监管人员无法接近，采用远程无线监控可以有效地保障监管人员的监控需求和人身健康及安全。 2、有线网络无法到达或布线成本较高的场所 如：高速公路、环境监测、森林防火、路灯、石油开采、石油输油管线、电力高压线线路、防洪抢险等。 这些场所，有线网络无法到达或者布线成本过高，而无线监控的布点不受地理位置的限制，施工和后期维护成本相对有线监控方式要低很多。 3、监控地点零散分布的场所 如：智能变电站、水库河流监控、无人值守机房监控等。 这些地方的监控点比较分散，且较为偏僻，有线监控不好部署。而无线网桥可以很好的解决问题，能够实现对多点的集中监控，有效地节省人力成本，提高监管效率。 4、临时搭建及可移动的场所 如：临时建筑工地、临时活动场所、会展中心、公安侦查临时布防、部队野战训练等。 这些地方相对不固定，需要随搭随拆，有线网络的成本太高，且非常麻烦，而采用无线网桥来传输视频监控数据大大地减少施工周期，避免成本浪费。 5、后期维护成本较高的监控场所 如：电梯、码头、分布散落的乡镇等。 这些地方偏远，且有线布线非常不便，使用无线监控，有效节省了施工以及后期维护成本，后期改造和升级十分简单。
总而言之，在随时可移动、不方便布线、布线困难、监控点分散、有线维护成本较高、场所不固定的情况下、无线监控方案成为首选，自然需要用到智能网关。有人生产的物联网无线网关，深受广大用户的好评，帮助用户快速接入高速互联网，实现安全可靠的数据传输。
物联网智能网关、工业采集网关、数据采集网关的功能及应用方案 无线通讯网关，亦称数据采集网关，数据采集、协议转换网关，工业采集网关，可采用GPRS，433，2.4G，,wifi及以太网等多种通讯方式，快速实现近距离、中远程数据采集传输，适用于工业、农业、建筑、环保、医疗、运输等领域。目前，比较常用的工业智能网关主要包括XL91智能网关和XL90智能网关。 一、XL91智能网关，也叫无线网关，工业物联网智能网关，工业通信网关，无线传感管理主机等，集通讯管理、数据接收、协议转换、数据处理转发等功能，支持手机WiFi现场调试的，属于无线传感器网络产品。 XL91智能网关，可同时接收多个 无线传感器数据，支持1路以太 网口（Ethernet）、1路RS485 串口、无线传输等上行方式，可 选GPRS，433MHZ，2.4GHZ，WI-FI 等无线传输方式。
特点： 1、XL91 适用于构建小容量的传感网络； 2、读取、处理、转发传感节点的数据：通讯管理、协议转换、数据处理、数据转发； 3、提供用户要求的协议； 4、1路2.4GHz或490MHz，组成星型或MESH型的网络； 5、可提供用户要求的协议； 构建小型智能传感网络； 协调、管理传感网络节点通讯； 智能传感网络和外部网络枢纽和桥梁：通讯网络转换、通信协议转换；拓扑图如下↓ XL91 物联网智能网关应用领域： 1、油田、油井、气田监测； 2、蒸汽管道、供暖管道监测；
3、水泵房的监测； 4、冷藏、仓储环境监测； 5、农业、养殖环境监测。 XL91 物联网智能网关应用方案一：拓扑图如下↓ 1、构建小型智能传感网络； 2、传感网络和外部网络的网络转换和协议转换设备。 3、通过433MHz、2.4GHz无线方式读取传感节点的数据； 4、通过GPRS方式将数据上传至云服务器； 5、可在现场加装触摸屏，用于现场监视； 6、能源管理系统（EMS）：采集局部传感接点的数据上传。
物联网智能网关工业采集网关数据采集网关的功能及应用方案 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
物联网智能网关、工业采集网关、数据采集网关的功能及应用方案 无线通讯网关，亦称数据采集网关，数据采集、协议转换网关，工业采集网关，可采用GPRS，433，，,wifi及以太网等多种通讯方式，快速实现近距离、中远程数据采集传输，适用于工业、农业、建筑、环保、医疗、运输等领域。目前，比较常用的工业智能网关主要包括XL91智能网关和XL90智能网关。 一、XL91智能网关，也叫无线网关，工业物联网智能网关，，无线传感管理主机等，集通讯管理、数据接收、协议转换、数据处理转发等功能，支持手机现场调试的，属于无线传感器网络产品。 XL91智能网关，可同时接收多个无线传感器数据，支持1路以太网口（Ethernet）、1路RS485串口、无线传输等上行方式，可选GPRS，433MHZ，，WI-FI等无线传输方式。 特点： 1、XL91适用于构建小容量的传感网络； 2、读取、处理、转发传感节点的数据：通讯管理、协议转换、数据处理、数据转发； 3、提供用户要求的协议； 4、1路或490MHz，组成星型或MESH型的网络； 5、可提供用户要求的协议； 构建小型智能传感网络； 协调、管理传感网络节点通讯；
智能传感网络和外部网络枢纽和桥梁：通讯网络转换、通信协议转换；拓扑图如下↓ XL91物联网智能网关应用领域： 1、油田、油井、气田监测； 2、蒸汽管道、供暖管道监测； 3、水泵房的监测； 4、冷藏、仓储环境监测； 5、农业、养殖环境监测。 XL91物联网智能网关应用方案一：拓扑图如下↓ 1、构建小型智能传感网络； 2、传感网络和外部网络的网络转换和协议转换设备。 3、通过433MHz、无线方式读取传感节点的数据； 4、通过GPRS方式将数据上传至云服务器； 5、可在现场加装触摸屏，用于现场监视； 6、能源管理系统（EMS）：采集局部传感接点的数据上传。 XL91物联网智能网关应用方案二：拓扑图如下↓ 1、构建小型智能传感网络； 2、传感网络和外部网络的网络转换和协议转换设备。 3、通过433MHz、无线方式读取传感节点的数据； 4、通过Ethernet将数据上传至监控计算机； 5、DCS系统：采集压力、温度、气体等节点数据，通过Ethernet、RS485上传至DCS；
数据采集接口网关Gateway ForeverCredit Gateway数据采集接口网关是北京华恒信远专门为工业标准通讯接口OPC Server软件、数据采集接口软件配套定制开发的一款嵌入式硬件产品，内置两个标准RS-232串口（其中一个串口可以通过跳线设置成RS-485）和两个RJ45以太网口，型号为Gateway-227B，如下图所示： 此外，还有Gateway-240B、Gateway-230B等嵌入式工控机型号，如下图所示。 该设备操作系统有Windows、Linux两种，其功能与特点如下： 1、OPC服务器：可连接DCS、PLC等控制系统，读写实时数据，包装成OPC Server工业标准通讯接口，提供给实时数据库系统、先进控制系统和MES系统集成商； 2、安全隔离：当数据采集接口网关为实时数据库系统提供实时数据时，它一般位于自动化控制系统和实时数据库服务器之间，由于数据采集接口网关采用了内置单向数据传输技术，可达到自动化控制系统和实时数据库服务器之间的安全隔离目的。 3、该产品操作系统、数据采集程序等均固化，不可修改。一旦被修改，重新启动后，自动恢复到初始状态，可防止病毒以及黑客软件攻击。 4、结构先进、安装方便，该产品高度1U，可以直接安装在
标准机柜中，独特的散热技术，1U机箱有多个磁悬浮风扇散热。 5、数据采集冗余设计：支持双机双网冗余通讯。 6、可作为、PI、PHD等实时数据库系统的数据采集终端，也可写数据至关系数据库，为MIS、ERP等管理信息系统提供生产实时数据。 网闸FC-Safety FC-Safety管控单向物理隔离网闸，又称管控单向物理隔离网关，是专门为企业过程控制系统和管理信息系统之间进行单向物理隔离而开发的一款网络安全隔离设备。 在石油、石化、钢铁、冶金、电力、化工等流程型企业的工业自动化过程中，DCS、PLC、电力综合自动化等过程控制系统越来越广泛地应用在流程型企业的生产控制过程中。流程型企业信息化建设在国内越来越普及，由于担心控制网被攻击，企业往往要求企业信息
基于工业物联网的智能网关设计 发表时间：2018-09-18T16:19:00.493Z 来源：《基层建设》2018年第25期作者：王畋富 [导读] 摘要：目前传感器、无线通信、嵌入式等各类信息技术的发展，全面建设物联网已是大势所趋。 天津明匠智能系统工程有限公司天津 300462 摘要：目前传感器、无线通信、嵌入式等各类信息技术的发展，全面建设物联网已是大势所趋。物联网正应用在社会生活的方方面面，如智能物流、智能交通、智能家居等等，而这些应用都依托于强大的物联网网关。同时物联网时代的到来也为我国的工业领域带来了新的机遇和挑战。它将快速引导传统的工业进入现代化。智能制造应用服务实施的关键是设备和网络。因此本文基于工业物联网，设计了一种面向现场仪表的智能网关，实现了现场仪表与网络层的互联互通。 关键词：工业物联网；智能网关；设计 作为工业4.0的组成部分之一，生产与办公信息系统之间的网络互联呈现出日新月异的持续性发展。通过基于云技术采集、分析生产数据，能够显著优化生产。但现有工厂在这一方面的网络互联存在着一个巨大的挑战，即：不同制造商生产的机器设备以及不同技术水平的生产设备通常采用了不同的数据语言。此时，解决办法通常是进行耗时耗力的、复杂的改造。对于这类情况，利用智能网关完成不同数据源间的通信协调和分析、再将通信内容转发给相应接收者是一个相对而言易于实现的解决方案。即使现有工厂，也可采用该解决方案实现能够满足未来需求的生产方案。 一、智能制造环境下的工业物联网 智能制造环境下的服务网和互联网是信息网的两大主题，与生产计划、物流相关的ERP、SCR、CRM和与产品设计、技术相关的PLM处在最上层与服务网紧密相连；与制造生产设备和生产线控制、调度相关的PCS、MES功能通过CPS信息物理系统实现，这一层和工业互联网紧密相连。从产品形成到产品生命周期服务的角度，还需要智慧原材料供应、智慧售后服务等信息互联互通，这需要充分利用服务网和互联网的功能，而物联网和服务网的融合需要CPS的参与，其是智能制造的核心技术。 二、智能网关工作原理 智能网关是一种采集仪表数据的通信设备，主要功能有：为仪表供电、与仪表通信进行曼彻斯特编码，ME）调制等。智能网关硬件部分由现场可编程门阵列（FPGA）核心板与采集底板组成。其中，采集底板部分包括以太网、信号隔离电路、曼彻斯特调制电路。FGPA 核心板实现曼彻斯特编码与解码，以及以太网的网络层媒体访问控制（MAC）子层协议的部分功能。采集底板有多个独立通道，每个通道都通过两线制连接一组仪表，实现供电和曼彻斯特编码通信功能。控制端通过以太网口与FPGA进行通信，并向下发送数据。FPGA收到数据后进行曼彻斯特编码，再由曼彻斯特调制电路进行调制后通过传输线发送至仪表；仪表进行数据处理后，再返回数据；返回数据通过智能网关中的采集底板解调后发送至FPGA，经处理后再通过以太网传输至控制端进行结果显示。 例如SIMATIC IOT2000是用于生产环境数据采集、处理和传输的可靠性开放性平台，是云或公司IT层和生产系统之间的理想网关，作为数据接口可实现双向通信，将在云平台分析后的数据传送给生产控制设备。这种连续的数据传输使生产优化过程形成控制闭环。 IOT2000支持多种通信协议和高级语言的开放性，可实现定制化的解决方案。用户可将SIMATIC IOT2000方便地集成到现有工厂中。因此，实现对老旧机器设备进行经济、安全的彻底改造。各机器设备的改造也可逐步进行。久经验证的SIMATIC品质，可确保在苛刻的工业环境中长期稳定运行。 三、工业物联网的智能网关设计 （一）FPGA核心板 FPGA是在可编程阵列逻辑（PAL）、通用阵列逻辑（GAL）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）等可编程器件的基础上进一步发展而来的。它实际上是一种半定制的电路，能够弥补定制电路的缺点。由硬件描述语言Verilog完成的电路设计，可以快速地烧录至FPGA上进行测试，是集成电路设计的主流技术。逻辑单元存在于FPGA内部，是用于搭建逻辑电路、完成用户设计逻辑的最小单元。这些单元能实现逻辑门电路或者一些组合功能。FPGA内部的逻辑块可通过程序设计连接起来，类似芯片内的集成电路。因为逻辑块和连接方式可任意改变，所以FPGA具有较大的灵活性，可按需要实现相应的逻辑功能。智能网关中的FPGA核心板采用基于XilinxZYNQ系列系统级芯片（SoC）器件，内部集成AＲM公司双核Cortex-A9处理器的核心板，集成512MBDDＲ3SDＲAM，1GB内存资源；具有丰富的外设资源，通过外部扩展，可以实现高速USB、SD卡、总线、10/100/1000Mbit/s以太网、调试接口等功能。 （二）电源方案 1.FPGA及隔离电路供电方案 选用24V转5V电源模块，输入电压+24V，输出电压+5V，功率6W，带载能力1.2A。此部分电源可保证FPGA核心板以及信号隔离电路正常工作。 2.调制电路通道供电 每个调制电路通道是相互独立的，由总电源24V给每个通道供电。每个调制电路通道采用一个独立的24V转18V电源模块，将总电源24V转换成独立的18V，为通道供电。24V转18V电源模块输出功率为2W；最大带载能力为2W/18V≈111mA。 （三）曼彻斯特调制电路 曼彻斯特调制电路分为信号发送电路和信号接收电路两部分。发送电路将FPGA核心板发送的曼彻斯特编码调制后发送；接收电路负责接收仪表传送的曼彻斯特编码，并将其解调后传送至FPGA核心板进行解码处理。信号发送电路由过压过流保护电路、滤波电路、放大电路、稳压电路组成。过压过流保护电路可在电路中出现过压过流情况时，及时切断电源，对电路进行保护。滤波电路用于滤除传输数据中包含的其他频率成分的信号，以增加抗干扰能力。放大电路对数据波形进行运算放大处理。稳压电路为整个信号发送电路提供稳定的工作电压。信号接收电路由滤波电路、放大电路、耦合电路组成。滤波电路、放大电路功能与信号发送电路中滤波电路、放大电路的功能类似；耦合电路用于将数据波形进行整形，以便FPGA进行处理。 （四）网络通信 智能网关中包含三路以太网。以太网包括网络层MAC协议、物理层（PHY）物理接口收发器以及以及网络接口三部分。三路以太网中，两路的MAC协议部分由FPGA的专用输入输出接口搭建，另外一路由FPGA的普通输入/输出接口搭建。MAC协议主要负责控制与连接
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/153211091.html, 基于Arduino和ZigBee的物联网智能网关设计与实现 作者：方中纯李海荣 来源：《山东工业技术》2018年第02期 摘要：给出了一种能够在ZigBee网络和传统网络进行透明协议高效转换的物联网智能网关的解决方法。该方法利用MQTT服务器作为数据进入传统网络的中转站，ZigBee网络的数据通过网关上的路由功能接收数据，然后通过串口把数据转发给NodeMCU，最后数据通过MQTT协议发送到数据中转站。经过智能蔬菜大棚的实际应用证明，本文设计的网关造价低廉，实用性好，效率高。关键词：物联网；网关；ZigBee；NodeMCU DOI：10.16640/https://www.doczj.com/doc/153211091.html,ki.37-1222/t.2018.02.087 0引言 物联网（Internet 0f things，简称IoT）是“信息化”时代的重要发展阶段，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。要实现物物相连，工程真正的意义上的物联网，就需要把各种网络互联在一起，那么网关功能的设备在物联网应用中就起着非常重要的作用。物联网涉及到多种网络的互联，因此设计一个能够互联所有网络的物联网网关是不现实的，更没有必要，这样不仅成本高而且研发周期长。因此，在实际的物联网应用系统中，针对涉及到的网络，研究特定功能的物联网网关不仅能够降低成本而且也会缩短研发周期。而在当前的物联网中，由于ZigBee广泛应用，那么数据在ZigBee网络和传统以太网之间的相互转发就显得非常重要。 本文主要研究ZigBee网络和以太网之间的数据转发，同时为了方便用户二次开发，也提供数据获取和控制数据传送WebAPI。基于此，本文的研究内容包括：基于MQTT的数据收发、ZigBee网络的实现、基于MongoDB的数据持久化服务的开发以及提供二次开发的WebAPI接口。 1相关技术和理论 （1）MQTr（Message QueuingTelemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和制动器的通信协议。（2）NodeMCU是一个开源的物联网平台，它自身就可以作 为物联网终端节点使用，可以应用于某些物联网中。像Arduino一样，它是简单的开源可编程固件。本文通过MQTT协议，实现网关与数据中转站相互传输数据。（3）CC2530是用于 2.4-GHz IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。（4）ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。
本技术涉及信息采集领域，具体涉及基于wifi的数据采集网关，包括用于数据采集的数据采集装置、用于对采集的数据进行处理的处理装置、用于进行远程控制的远程控制终端、用于处理装置与远程控制终端通讯的通讯装置。本技术数据处理能力强、采集精度高、时效性强、运行成本低、便于大规模推广使用。 技术要求 1.基于wifi的数据采集网关，其特征在于：包括用于数据采集的数据采集装置、用于对采集的数据进行处理的处理装置、用于进行远程控制的远程控制终端、用于处理装置与远 程控制终端通讯的通讯装置；所述通讯装置包括wifi信号放大器和wifi无线路由器；所述 处理装置包括用于数据采集装置输入数据的输入接口、连接于输入接口用于储存数据的 储存单元、连接于储存单元用于处理数据的处理单元、连接于处理单元用于向通讯装置 进行数据输出的输出接口、连接于处理单元用于接收通信装置反馈信号的远程信号接 口；所述处理装置的输出接口与wifi无线路由器的信号输入端之间通过wifi无线连接，所 述wifi无线路由器的信号输出端与wifi信号放大器的信号输入端之间通过wifi无线连接，所述wifi信号放大器的信号输出端与处理装置的远程信号接口连接，所述wifi无线路由器的 远程通信端与远程控制终端之间通过互联网连接。
2.根据权利要求1所述的基于wifi的数据采集网关，其特征在于：所述数据采集装置包括数字量输入接口电路装置、模拟量输入接口电路装置、RS485输入装置、RS232输入装置、视频输入装置和时钟装置，所述视频输入装置前端连接用于采集图像的摄像头，所述数字量输入接口电路装置前端连接有用于采集电压的电压传感器、用于采集电流的电流传感器，所述模拟量输入接口电路装置前端连接有用于采集温度信息的温度传感器、用于采集湿度信息的湿度传感器，所述RS485输入装置前端连接有用于采集振动信息的振动传感器，所述RS232输入装置前端连接有用于进行条码扫描的条码传感器、用于进行二维码扫描的二维码传感器，所述时钟装置连接于处理装置以提供实时时钟信号。 3.根据权利要求2所述的基于wifi的数据采集网关，其特征在于：所述wifi无线路由器包括供电模块、CPU模块、4G模块和wifi模块，所述供电模块连接于CPU模块、4G模块和wifi 模块以供电；所述CPU模块通过PCI连接于4G模块，所述4G模块与广域网络通信；所述CPU模块与WIFI模块连接，将4G模块从广域网络接收或者发送的信息转换后通过WIFI模块无线转发。 4.根据权利要求3所述的基于wifi的数据采集网关，其特征在于：所述wifi信号放大器包括wifi模拟信号解调模块、数字信号处理模块、wifi数字信号调制模块和wifi模拟信号放大模块，所述wifi模拟信号解调模块与所述数字信号处理模块相连，所述数字信号处理模块与所述wifi数字信号调制模块相连，所述wifi数字信号调制模块与所述wifi模拟信号放大模块相连。 5.根据权利要求4所述的基于wifi的数据采集网关，其特征在于：所述wifi模拟信号放大模块为线性放大器，所述wifi模拟信号放大模块为RF2126芯片。 6.根据权利要求5所述的基于wifi的数据采集网关，其特征在于：所述远程控制终端为PC 机或手机或PAD，所述远程控制终端包括用于收集服务器反馈信息的信息收集单元、用于进行远程控制的控制单元、用于启动系统的启动单元，所述启动单元内部嵌设有指纹加密协议以及指纹解密协议。 7.根据权利要求6所述的基于wifi的数据采集网关，其特征在于：所述处理装置为实体处理器或云服务器。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910362059.8 (22)申请日 2019.04.30 (71)申请人 广东侍卫长北斗科技股份公司 地址 528300 广东省佛山市顺德区杏坛镇 德富路68号军民融合产业园11楼 (72)发明人 袁泽宇 庄福业 邓维爱 彭文斌 (74)专利代理机构 长沙科明知识产权代理事务 所(普通合伙) 43203 代理人 陈靖 (51)Int.Cl. H04L 29/06(2006.01) (54)发明名称 一种多协议北斗数据采集的网关通信交互 服务方法 (57)摘要 本发明提供一种多协议北斗数据采集的网 关通信交互服务方法，各不同厂商生产的设备将 二进制信息传输至对应的协议解析服务项目，各 个项目根据各自的厂商协议将二进制信息解析 成可读的信息，存入同一个mongo数据库中，平台 获取数据时只需与gRPC功能模块通讯，让gRPC模 块于mongo数据库中查出需要的信息，展示在平 台上，实现了协议和数据的解耦，消去了设备协 议对平台获取定位数据的影响，可扩展性强，硬 件不制约业务扩展；当要接入新设备时，只需建 立新协议服务便可让设备在系统中运作，省去了 建新平台的时间。上层出入口唯一，方便记录管 理。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 110138755 A 2019.08.16 C N 110138755 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110138755 A 1.一种多协议北斗数据采集的网关通信交互服务方法，其特征在于包括如下步骤： S1：车载定位设备将信息上传至北斗数据平台； S2：北斗数据平台对数据处理后进行指令下发。 2.根据权利要求1所述的一种多协议北斗数据采集的网关通信交互服务方法，其特征在于：在S1中，各不同厂商生产的设备将二进制信息传输至对应的协议解析服务项目，各个项目根据各自的厂商协议将二进制信息解析成可读的信息，存入同一个mongo数据库中，平台获取数据时只需与gRPC功能模块通讯，让gRPC模块于mongo数据库中查出需要的信息，展示在平台上，实现了协议和数据的解耦，消去了设备协议对平台获取定位数据的影响。 3.根据权利要求1所述的一种多协议北斗数据采集的网关通信交互服务方法，其特征在于：在S2中，平台按照预整理的设备类型对应指令格式表向gRPC发送指令请求，gRPC将请求存入mysql数据库中，当指令的目标设备上线时，对应的协议解析服务项目从数据库中取得该指令的下发请求，将该条指令按照协议转为二进制编码发送给设备，同时修改该条指令状态为已发送，以供平台查询下发结果，平台不用关心指令是否传至对应的协议解析服务项目或是否成功解析，只需通过gRPC查询下发结果，削弱了协议和平台下发指令的耦合性。 4.根据权利要求2所述的一种多协议北斗数据采集的网关通信交互服务方法，其特征在于：利用gRPC对外提供数据接口，直接读取mongo数据库中由协议解析服务解析出来的设备信息,同时向外提供以下功能:获取设备最新的定位和状态，获取设备历史轨迹，设置报警规则，下发设备指令等，外部的操作都经由gRPC功能模块进入系统。 5.根据权利要求1所述的一种多协议北斗数据采集的网关通信交互服务方法，其特征在于：在S2中，平台将预设的指令码和参数传入gRPC功能模块中，gRPC将其写入指令表中，协议网关根据上线的设备来搜索这张指令表中未下发的对应设备的指令，如果搜到了就解析为字节流推送，并将指令状态改为发送成功,如果该种设备不支持该指令，则将指令状态修改为未推送。 2
物联网网关系统设计方案． 物联网网关系统设计方案 物联网网关概述 1 等信息传感设备，按约定的协议，扫描器感应器、GPS 物联网是指通过射频识别（RFID）、红外、激光
实现任何时间、任何地点、任何物体进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网是具有全面感知、可靠传输、智能处理特征的连接物理世界的网络。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、 卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。老人护理、个人健康、*物联网网关设备是将多种 Z-Wave 等，物联网的接入方式是多种多样的，如广域的 PSTN、短距离的实现接入手段整合起来，统一互联到接入网络的关键设备。它可满足局部区域短距离通信的接入需求，与公共网络的连接，同时完成转发、控制、信令交换和编解码等功能，而终端管理、安全认证等功能保证可以实现感了物联网业务的质量和安全。物联网网关在未来的物联网时代将会扮演着非常重要的角色， 知延伸网络与接入网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联，将广泛应用于智能家居、智能社区、数字医院、智能交通等各行各业。传输系统、物联网组网采用分层的通信系统架构，包括感知延伸系统、业务运营管理系统和各种应用， 在不同的层次上支持不同的通信协议，如图1 所示。感知延伸系统包括感知和控制技术，由感知延伸层设备以及网关组成，支持包括Lonworks、UPnP、ZigBee 等通信协议在内的多种感知延伸网络。感知设备可以通过多种接入技术连接到核心网，实现数据的远程传输。业务运营管理系统面向物联网范围内的耗能设施，包括了应用系统和业务管理支撑系
JL-204 TI Cortex-A8架构导轨式工业级物联网关，支持4个串口，2个网口，GPRS/3G/4G ，SD 存储 √工业级Cortex-A8架构的AM335X 处理器√系统主频800MHz ，最大可达1G MHz √512MB DDR3SDRAM 16位√512MB NAND FLASH √2个10/100M 自适应工业以太网接口√4路RS232/485接口 √1路GPRS/3G/4G 接口（选装）√可选配大容量TF 存储卡√内置实时时钟（RTC ） √内置硬件加密√预装Linux3.6 √支持-40～80℃工业宽温应用 JL204采用TI Cortex-A8架构的AM335X 系列主控作为主处理器，运行速度最大可达1GHz，支持2个10/100M 自适应工业以太网、4个RS232/485串行通讯接口、1路GPRS/3G/4G 接口(选装)、大容量SD 存储、RTC、及硬件加密电路等，可为用户提供强 CPU ：工业级Cortex-A8架构，800MHz RAM ：512DDR3SDRAM Flash ： 512MB Flash 存储扩展：大容量SD 存储卡，最大64GB 网络接口 LAN ： 10/100Mbps 自适应，RJ45 隔离保护：15KV 空气放电及8KV 接触放电保护 串行接口 标准：RS485（DATA ＋、DATA －、GND ）RS232（TXD 、RXD 、GND ） 光电隔离：每通道独立光电隔离 串口保护：所有信号线均提供15KV ESD 流向控制：RS485自动数据流向控制 GPRS 射频波段：850/900/1800/1900MHz 大的运算能力和灵活多样的通讯模式。 该系列产品内置丰富的规约转换库非常适合于协议转换或现场通讯管理等应用；内置远程运维管理模块，可以对远程设备进行调试、跟踪、下载等功能。 标准：Class 8/10 3G 射频波段：1950/2000/2100MHz 标 准： CDMA2000/WCDMA/TD-SCDMA 4G 射频波段：1880/2300/2600MHz 标准：TDD-LTE/FDD-LTE LED 指示灯 系 统： 电源、运行 串口：TX/RX 网络：ACT/LINK （位于RJ45连接器）GPRS ： 工作状态指示 按钮 功 能： 支持“重置为出厂默认设置”RTC RTC ： 内嵌后备锂电池RTC
工业物联网 工业系统与高级计算、分析、传感技术及互联网的高度融合。简单的说就是将机器、人连接。 工业物联网充分融合传感器、计算机网络、大数据分析处理等现代化技术，以低成本、低投资及高度适用性等优势，实现对工业生产流程的“泛在感知”，以更便捷、更高效的方式获取传统工业生产线上难以获取的重要过程参数，优化生产管理，提高生产效率。 ●工业物联网的体系架构： 典型的物联网系统架构共有3个层次。一是感知层，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是网络层，通过电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是应用层，把感知层得到的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。●工业物联网关键技术： 无线网关 无线网关广义上理解为一个网络连接到另一个网络的接口，具体是指集成有简单路由功能的无线AP，即无线网关通过不同设置可完成无线网桥和无线路由器的功能，也可以直接连接外部网络（如WAN），同时实现AP功能。 一种无线网关功能分析： (1)无线网络管理 由网关来启动一个新的无线网络，允许其他无线节点设备加入形成的网络：进行无线网络信息的维护，管理无线节点的网络加入及离开；与无线节点进行数据通信。 (2)协议转换 网关的功能主要体现在Zigbee无线通信协议与以太网通信协议的转换。将无线节点的信息转化为以太网通信数据传送给上层服务器设备；将服务器下达给无线节点的控制信息通过网关传送给指定节点。 (3)支持Web访问 网关支持在没有上层服务器的情况下使用浏览器对节点进行在线访问和监控，平台兼容性强，便于实时数据分析和故障诊断。 物联网（The Internet of things） 是新一代信息技术的重要组成部分，可以看做是互联网的升级与扩展，根据国际电信联盟（ITU）的定义，物联网主要解决物品与物品（Thing to Thing，T2T），人与物品（Human to Thing，H2T），人与人（Human to Human，H2H）之间的互连。通过以互联网为基础延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。简言之物联网就是“物物相连的互联网”。物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层，其中连接感知层和网络层的关键技术即物联网网关。在物联网时代中，物联网网关将会是至关重要的环节。
物联网智能网关 物联网智能网关是将RFID、传感器以及各种动力或电器设备进行联网，为用户提供环境、视频、安全防范、火灾报警及消防、采暖通风、照明以及空调、风机、水泵等控制的智能终端设备。特别适合应用在基站、变电站、铁路机房、银行金库等需要集中监控的场所。HT500物联网网关功能： 恒钛HT500物联网智能网关，又称辅助控制主机，环境数据处理单元、智能采集器。是针对通信行业基站和电力行业变电站等内部的动力、环境、安防等监测和控制而设计生产的一款产品。 实现对电源、UPS等各种动力设备以及消防主机的监控管理：通过串行数据和网络IP包之间的数据转换，从而完成远程管理，扩展串口，将传统的串行设备联网，串行设备互相通信等功能。 可接入8路开关量（2U设备HT502扩展至24路），实现电子围栏、水浸、红外、烟感、防盗等报警监控功能。 可接入6路模拟量，实现对温度、湿度、风速、液位、SF6等模拟量的接入。 支持8路继电器（2U设备HT502扩展至24路）输出，实现对灯光、风机、水泵等设备的控制功能。 可通过空调遥控器（接到RS485接口），实现对空调的开机、关机、制冷、制热、调节温度以及通风等功能。 可实现一路门禁的管理，并在此基础上实现巡检、巡视人员的考勤管理。 可通过网络对服务器进行远程参数配置。 串口具有15KV ESD浪涌保护，网口具有2500V隔离保护。 所有输入输出端口均配有光耦隔离，具有500W雷击保护。 远程管理，远程固件升级。 处理器 NXP32位工业级芯片 通讯接口4个以太网口，4个RS485/422 速率：1200-38400bps 串口 保护器件：防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率 RJ45，10/100M自适应 网口 保护：内嵌2500V电气隔离 开关量输入8路开关量（2U设备HT502扩展至24路，均为无源触点）
工业物联网网关如何实现远程控制PLC PLC在工业上的应用越来越多，而随着工业设备越来越依赖PLC，利用编程软件对PLC 远程编程与调试，程序的上传和下载，实现PLC的远程控制的需求变得越来越多。接下来也给大家介绍一下PLC控制系统。 PLC控制系统：可编程逻辑控制器(PLC)，采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 工业物联网网关利用VPN远程安全通讯方式，实现PLC远程控制，不仅保证PLC数据与普通互联网进行隔离传送，PLC远程智能控制网关，PLC通讯模块还保证了PLC 数据在不经过云服务器的情况下直接传送至监控室，既减轻了云服务器的负荷，也进一步确保了PLC数据的安全性。系统以PLC为设备控制核心，以PLC远程监控网关为数据远程采集终端。 工业物联网网关通过3G、4G、5G、wifi及以太网等多种通信方式再将PLC的程序及运行参数采集至PC、LED屏等监控终端。依靠监控终端的编程软件远程实现对pcl 进行以下操作： 1.PLC的远程编程与调试； 2.PLC在线监控；
3.PLC在线仿真； 4.PLC程序的上传与下载； 5.PLC数据远程采集； 6.PLC设备远程控制； 7.PLC远程在线监视及编程； 8.plc设备远程操控； 9.设备集约化管理； 10.参数超阀预警； 11.故障预警智能分析决策。 支持利用PLC远程控制网关，PLC通讯模块对PLC远程控制实现对设备进行远端实时维护，不仅提高企业对设备故障的综合防范能力和远程诊断能力。 通过思普云工业互联网平台还可以实现以下功能： 1.短信报警功能，设备出现故障时，可以发出报警短信，也可设置拨打电话或者短信通知，真正可靠保障设备安全，实现无人值守，只需在模块中做非常简单的设置，PLC中无需编写任何程序，也无需重新下载PLC程序。 2.通过手机或者电脑访问web网页，直接监控PLC变量状态，实现通过互联网控制PLC。 3.组态软件和PLC之间的远程无线监控，可以通过组态软件远程监控到多台PLC或者支持modbus通讯的仪表等设备，通过GPRS、4G、5G网络，可以实现远距离集中监
JSON数据采集网关 JSON数据采集网关是一种能够将各种传感器的数据采集后按照JSON格式上传服务器的网关。 图JSON数据采集网关工作原理示意图 JSON(JavaScript Object Notation)是java中的数据格式。例如{“power”:”100”, “time”:”10:12:23”}这样的格式，由于它简单易用，计算机和人都非常容易读懂，所以渐渐成为一种通用的服务器数据交换格式。 介于物联网的发展和云计算机、云服务器的普及，物联网数据采用JSON格式上发服务器越来越受到欢迎。但是数据采集仪表一般采用RS485数据总线，采用Modbus RTU、国标645等仪表协议，底层设备工程师熟悉此类设备协议，但是服务器开发工程师不熟悉；而底层设备工程师又不懂得如何通过网络发送JSON格式数据给服务器开发工程师。所以需要一种设备能够成为这种数据转化的桥梁。 JSON数据采集网关起到这个作用，它实现步骤如下： 1.首先数据采集网关会根据配置，发送查询数据给连接的RS485设备。 2.收到数据以后，网关会提取里面的数据，并转化为指定的格式，比如整型、小数等， 然后将这个指令的返回数据和json关键词相对应存储起来。 3.网关会每隔一定时间上发json格式数据包到服务器。
目前的网关可以实现如下的功能： 1.上位机对接的协议可以为：MQTT协议+JSON、纯JSON TCP/IP数据、HTTP POST+JSON和 HTTP GET JSON数据。 2.下位机协议支持Modbus RTU协议、645仪表协议和非标协议的定制。 3.所有的上发协议JSON格式和下位机协议都可以通过界面化设计，无需编程。 4.支持在JSON格式中可以加入设备ID、时间、任意字符串。支持JSON格式的嵌套书写方 法。 5.上传数据支持无符号数据和有符号数据，支持小数点表示，支持4字节长度数据，支持 布尔型变量。 下面就用实例来演示一下JSON数据采集网关的用法。 1.首先需要确认设备的固件版本在1.581及其以上版本（对于2043），使用ZLVircom5.18 搜索到设备后，进入设备编辑，点击“固件和配置”按钮 2.选择网页目录下载，选择一个空的目录，用于保存配置，然后点击JSON配置。
For personal use only in study and research; not for commercial use 物联网网关系统设计 1 物联网网关概述 物联网是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备， 按约定的协议，实现任何时间、任何地点、任何物体进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网是具有全面感知、可靠传输、智能处理特征的连接物理世界的网络。 物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、*卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多 个领域。 物联网的接入方式是多种多样的，如广域的PSTN、短距离的Z-Wave 等，物联网网关 设备是将多种接入手段整合起来，统一互联到接入网络的关键设备。它可满足局部区域短距离通信的接入需求，实现与公共网络的连接，同时完成转发、控制、信令交换和编解码等功能，而终端管理、安全认证等功能保证了物联网业务的质量和安全。物联网网关在未来的物联网时代将会扮演着非常重要的角色，可以实现感知延伸网络与接入网络之间的协议转换，既可以 实现广域互联，也可以实现局域互联，将广泛应用于智能家居、智能社区、数字医院、智能交通等各行各业。 物联网组网采用分层的通信系统架构，包括感知延伸系统、传输系统、业务运营管理系统和各种应用，在不同的层次上支持不同的通信协议，。感知延伸系统包括感知和控制技术， 由感知延伸层设备以及网关组成，支持包括Lonworks、UPnP、ZigBee 等通信协议在内的 多种感知延伸网络。感知设备可以通过多种接入技术连接到核心网，实现数据的远程传输。业务运营管理系统面向物联网范围内的耗能设施，包括了应用系统和业务管理支撑系统。应用系统为最终用户提供计量统计、远程测控、智能联动以及其他的扩展类型业务。业务管理支撑系统实现用户管理、安全、认证、授权、计费等功能。 2 物联网网关功能 物联网网关在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。物联网网关可以实现感知网络和基础网络以及不同类型的感知网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。物联网网关具备如下几个功能。 （1）广泛的接入能力 目前用于近程通信的技术标准很多，仅常见的WSN技术就包括Lonworks、ZigBee、 6LowPAN、RUBEE 等。各类技术主要针对某一应用展开，缺乏兼容性和体系规划，如Lonworks 主要应用于楼宇自动化，RUBEE 适用于恶意环境。如何实现协议的兼容性、接口
数据采集接口网关Gateway
数据采集接口网关Gateway ForeverCredit Gateway数据采集接口网关是北京华恒信远专门为工业标准通讯接口OPC Server软件、数据采集接口软件配套定制开发的一款嵌入式硬件产品，内置两个标准RS-232串口（其中一个串口可以通过跳线设置成RS-485）和两个RJ45以太网口，型号为Gateway-227B，如下图所示： 此外，还有Gateway-240B、Gateway-230B等嵌入式工控机型号，如下图所示。 该设备操作系统有Windows、Linux两种，其功能与特点如下： 1、OPC服务器：可连接DCS、PLC等控制系统，读写实时数据，包装成OPC Server工业标准通讯接口，提供给实时数据库系统、先进控制系统和MES系统集成商； 2、安全隔离：当数据采集接口网关为实时数据库系统提供实时数据时，它一般位于自动化控制系统和实时数据库服务器之间，由于数据采集接口网关采用了内置单向数据传输技术，可达到自动化控制系统和实时数据库服务器之间的安全隔离目的。 3、该产品操作系统、数据采集程序等均固化，不可修改。一旦被修改，重新启动后，自动恢复到初始状态，可防止病毒以及黑客软件攻击。
4、结构先进、安装方便，该产品高度1U，可以直接安装在标准机柜中，独特的散热技术，1U机箱有多个磁悬浮风扇散热。 5、数据采集冗余设计：支持双机双网冗余通讯。 6、可作为InfoPlus.21、PI、PHD等实时数据库系统的数据采集终端，也可写数据至关系数据库，为MIS、ERP等管理信息系统提供生产实时数据。 网闸FC-Safety FC-Safety管控单向物理隔离网闸，又称管控单向物理隔离网关，是专门为企业过程控制系统和管理信息系统之间进行单向物理隔离而开发的一款网络安全隔离设备。 在石油、石化、钢铁、冶金、电力、化工等流程型企业的工业自动化过程中，DCS、PLC、电力综合自动化等过程控制系统越来越广泛地应用在流程型企业的生产控制过程中。流程型企业信息化建
质量数据银行数据采集平台需求 一、设备质量检测数据采集要求 1、实现主要检测设备的数据采集，通过网络上传到数据采集平台，实现平台调 用质量数据进行数据分析的功能。 2、检测设备主要包括以下类型：气密检测机，超声波检测机，压力测试机，壁 厚检测机，电流电压检测设备，自动化生产线等。 3、检测设备数据接口，主要是RS485，RS232，网口，还有一些PLC的接口。还 有个别的设备需要接传感器的模拟量数据。 4、检测设备的数据，主要是电流，电压，压力，距离，长度，温度，时间等； 还有一些特殊的是检测控制系统的数据库中的文件，基本上是常见的EXECL，ACCESS，等文件。 5、支持OPC及 二、数据采集架构设计（初步）
1、 数据采集平台支持万级以上采集器同时传输，传输频率要求在秒级响应。支持控制平台远程控制网关的远程开关机，工作状态监控等。 RS232\485接口 传感器 模拟量，开关量 平台数据服务器 平台应用服务器2 1 PLC 西门子，三菱 网 关 兼容常用PLC 协议 3 4G/有线 网 关DTU 网 关RTU 4G/有线MO DBU S PRO FIBU S TCP/IP PLC 检测数据 Profibus Modnus OPC CANbus HTTP 驱动 驱动 驱动 驱动 驱动 网关核心采集服务多种协议接口，支持二次开发，可定制规则引擎，智能控制功能可扩展 实时数据库 历史数据库 数据处理引擎权限管理配置管理服务管理数据接口运行管理远程控制故障管理数据分析信息发布消息队列 数据接收服务API API API 数据传输服务 数据解析服务指令执行日志服务MQTT MQTT MQTT 移动端