[发明专利]一种基于窄带物联网的多协议智能网关及其实现方法

说明书

本发明涉及一种基于窄带物联网的多协议智能网关及其实现方法，该智能网关包括低功耗单元和高性能单元；所述低功耗单元包括低功耗控制器、太阳能电池板、用于管理供电方式及电池状态信息的电源管理模块、用于接收来自云端服务器信息的NB‑IOT模块、用于获取本地LPWAN内现场LoRa节点信息的LoRa模块和信号采集调理模块，其中低功耗控制器分别与所述电源管理模块、NB‑IOT模块和LoRa模块双向通信；所述高性能单元包括高性能控制器、用于连接RS485节点的RS485接口模块、用于接计算机串口或者串口液晶屏的人机接口模块、GPS接口模块、数据存储模块和以太网接口模块。该网关采用低功耗单元和高性能单元协同的方式，有效解决了多个应用场景下低功耗与高性能的协调问题。

技术领域

本发明涉及低功耗广域无线通信领域，尤其涉及一种基于窄带物联网的多协议智能网关及其实现方法，用于物联网系统中低功耗无线网络接入互联网，是与网络互联相关的低成本低功耗广域网接入设备，

背景技术

以物联网为代表的信息通信技术驱动着新一轮科技革命与产业变革，深刻改变着传统产业形态和生活方式。作为物联网产业兴起的重要条件，各种无线技术不断突破，推动更多的传感器设备接入网络，为物联网提供大范围、大规模的连接能力。除运营商广域网GPRS和4G以外，还有局域网的ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth，但是这些无线技术不能兼顾长距离和低功耗。在全球范围内低功率广域网(LPWAN)技术克服了复杂环境下通信距离和长期布置时电池供电等多个难题，快速兴起并逐步商用，形成了以LPWAN为核心的网络连接服务体系。

目前备受瞩目的LPWAN技术可分为两类：一类是非授权频段技术，包括LoRa和Sigfox。另一是授权频段技术，以国际电信标准制定组织3GPP推出的NB-IOT为代表。电信运营商利用已有频段资源优势，提供NB-IOT(窄带物联网)面向物联网的连接服务能力，可以保证接入公众移动通信网。而行业用户而言，利用非授权频段LoRa技术构建自身的LoRaWAN提供自用物联网业务，具有网络部署简单灵活、服务成本较低可控等优势。综合分析成本和灵活性，现场LoRa节点通过网关，采用NB-IOT接入公共网络的方式将会长期并存，满足NB-IOT与LoRa的互联互通的多协议智能网关是一种有效的解决方案。

例如公布号CN107249211A公开了一种基于LoRa和NB-IoT的智能网关及运行流程，采用了NB-IOT、LoRa、GPS和蓝牙多种技术。例如公布号CN107027162A公开了一种LoRa智能网关及其使用方法、物联网系统，采用多模通信模组，兼容新旧物联网系统的通讯模式。这两种公开技术都采用了NB-IOT与LoRa互联的方式设计网关。但是已有的物联网网关都采用了单一控制器的方式，如果单独采用低功耗控制器不能有效处理复杂的任务需求，如果单独采用高性能处理器不利于电池供电场景。

发明内容

为了解决这些技术问题，本发明提供了一种基于窄带物联网的多协议智能网关及其实现方法。采用低功耗单元和高性能单元协同的方式，能满足以太网络操作、人机接口和总线模块扩展等复杂的任务需求，也能保证系统长期低功耗运行，有效解决了多个应用场景下低功耗与高性能协的调问题。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种基于窄带物联网的多协议智能网关，其特征在于，该智能网关包括低功耗单元(1)和高性能单元(2)；所述低功耗单元(1)包括低功耗控制器(1-1)、太阳能电池板(1-2)、用于管理供电方式及电池状态信息的电源管理模块(1-3)、用于接收来自云端服务器信息的NB-IOT模块(1-4)、用于获取本地LPWAN内现场LoRa节点信息的LoRa模块(1-5)和信号采集调理模块(1-6)，其中低功耗控制器(1-1)分别与所述电源管理模块(1-3)、NB-IOT模块(1-4)和LoRa模块(1-5)双向通信，同时低功耗控制器的输入端连接信号采集调理模块(1-6)的输出端，电源管理模块(1-3)的输入端与太阳能电池板(1-2)相连；所述电源管理模块提供太阳能供电、蓄电池组和直流供电三种方式；