物联网智能网关、工业采集网关、大数据采集网关地功能及应用方案设计
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Array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与预警。
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与预警。
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
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。
基于工业物联网的智能网关设计
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
物联网网关系统设计
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（）、红外感应器、、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、短距离的等，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、、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，仅常见的技术就包括、、6、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，如主要应用于楼宇自动化，适用于恶意环境。如何实现协议的兼容性、接口和体系规划，目前在国内外已经有多个组织在开展物联网网关的标准化工作，如3、传感器工作组，以实现各种通信技术标准的互联互通。 （2）协议转换能力 从不同的感知网络到接入网络的协议转换，将下层的标准格式的数据统一封装，保证不同的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令；将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。 （3）可管理能力 强大的管理能力，对于任何大型网络都是必不可少的。首先要对网关进行管理，如注册管理、权限管理、状态监管等。网关实现子网内节点的管理，如获取节点的标识、状态、属性、能量等以及远程唤醒、控制、诊断、升级和维护等。由于子网的技术标准不同，协议的复杂性不同，所以网关具有的管理能力不同。本文提出基于模块化物联网网关方式来管理不同的感知网络、不同的应用，保证能够使用统一的管理接口技术对末梢网络节点进行统一管理。 3 物联网网关系统设计 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。本物联网网关设计面向感知网络的异构数据感知环
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
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。
大数据与工业物联网分析应用的四个重点
大数据与工业物联网分析应用的四个重点 来源：物联中国 从质量系统到制造执行系统(MES)，从单个控制器到基本嵌入控制设备 (PLC)到复杂嵌入式设备，很多的制造性企业早已获得了大量的数据以及数据采集的相关经验。随着成熟度日益上升，加之使用案例的延展，制造性企业在享受过去的成果的同时，也在慢慢掌握并且启用新的数据源，包括逐步开始着眼从资产/设备中增加数据。 李杰教授在8月3日的全球首席信息官论坛的发言中谈到，没有背景的数据是没有价值的、不可用的，同样也是无法分析的。这也是工业物联网的融合全面多元数据的核心意义所在。这让我不禁想起宋代诗人杨万里的那首传世佳作：《晓出净慈寺送林子方》的传世佳作。 毕竟西湖六月中，风光不与四时同。
接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红。 莲花虽较为常见，但尤以西湖的莲花名声远扬。西湖六月风光有其特色，杨万里在诗句中并没有流露出对酷暑的不耐烦，而充分肯定了朋友林子方的高洁品格。如果没有那碧波万顷的西湖与荷叶的背景信息，现代的我们似乎很难体味诗人此刻的心态与心事。从今天的大数据分析角度来看，这与环境数据有异曲同工之妙。让我借此来简略分析一下架构工业物联网的数据流构架与大数据。 我们不要太早地去设定框架 当企业在考虑采用工业物联网(IIoT)链接与工业大数据分析的时候，最好的方法是找到一个适合企业的案例或应用作为入口。这已经是一种较为普遍的惯性思维模式。但这似乎并不是我们想像中的那么简单，因为我们很容易发现，要找到非常通用的、适合众多企业的单一使用案例并不存在。相反地，这些应用场景却分布在制造业企业部门的各个传统驱动要素里面，包括能源、可靠性、质量、生产、设计等等。换句话来讲，就是工业物联网与大数据的结合没有固定的模式，没有固定的架构，可是，我们今天却给出了太多的框架。 过紧或过松的工程与制造公差所引发的故障导致客户无法享用产品或者是成品的货到即损质量问题等，都属于成功的工业物联网的应用案例。在结合多方实地调研以及与企业的项目合作之后，我们发现，远程监控在这两年依然居于工业物联网与大数据结合案例的首位。能源效率的管理紧随其后，而资产可靠性与设备智能所带来的质量提升则位居第三。业务转型措施被多数企业看作长期使用案例，更有可能成为明年及以后的目标。 正是这些早期的成功案例，使得新的应用创新以及应用的方向转变成为可能。例如，从出售资产变为出售能力等共享经济的模式。美国NSF智能维护系统中心主任李杰教授在《工业大数据》一书中指出，实现制造业的价值化，实现用户需求、产品设计、制造和营销的配合，根据生产状况实现系统自我调整，降低生产过程中的浪费以及制造工业环保与安全是大数据工业制造的五大核心支撑。 重视显性因素和不显性因素的必要融合
基于Arduino和ZigBee的物联网智能网关设计与实现
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/8c6306395.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.360docs.net/doc/8c6306395.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。
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
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
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
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
基于wifi的数据采集网关的制作流程
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。
物联网网关系统设计方案
物联网网关系统设计方案 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，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。
【CN110138755A】一种多协议北斗数据采集的网关通信交互服务方法【专利】
(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
多功能融合型通信网关项目研发及产业化 项目解决的问题 1.提供一种多功能融合产品，部署在企业客户端或物联网关位置，降低运营商 和用户投资； 2.提供一种网络管理和业务部署系统，协助运营商实现远程网络维护管理、业 务部署，降低运营商网络维护成本； 3.解决路由、交换、安全、无线、物联网网关、三网融合通信中音/视频通信等 技术有机集成，各种业务流识别、区分服务等问题。 项目实施内容 1.研发系列多功能融合型通信网关； a)包括结构、电源、主板、通信接口模块、物联网感知层信号收集模块、 音/视频信号处理模块等硬件研发； b)包括路由、交换、无线、安全等基础通信系统的功能软件开发; c)包括物联网网关协议、三网融合应用中音/视频控制和媒体处理等功能软 件研发。 2.研发配套的网络管理和业务部署系统； a)包括设备端的SNMP、TR069客户端协议/功能软件开发； b)包括服务器端网络管理系统和业务部署系统软件开发； 项目特点：多功能融合，通过一台设备可提供如下功能 1.互联网接入功能：通过2个WAN可以使企业接入互联网，并实现负载均衡。 2.3G网络接入功能：通过TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA 3G网络接入 互联网，利用无线技术，能实现快速部署。 3.VPN（虚拟专网）功能，帮助运营商给企业提供VPN业务： a)通过IPsecVPN协议以及DES、3DES、AES等加密模块实现VPN业务， b)通过MPLS L2/L3VPN功能实现VPN业务， 4.无线接入功能：通过IEEE802.11b/g无线接入点功能，实现运营商无线热点
覆盖。 5.物联网网关功能：多功能融合网关能提供统一数据格式转换与传输，轻松实现物联 网数据的收集/下发与传输。物联网网关支持感知层设备的多种通信协议和数据类型，通过将多种感知层信息进行统一格式的转换处理，并借助融合型网关丰富的网络通信功能，简化物联网数据收集和传输系统的设计，并提供良好的可维护性。 6.融合通信：多功能融合网关能面向企业用户提供语音、视频通信功能，方便企业客 户快速部署低成本的企业融合通信方案，并提供方便的维护能力。 7.安全防护功能：通过状态防火墙、入侵检测、用户连接控制等功能帮助运营 商给企业客户提供网络安全服务，也可以提高物联网系统的安全性、提高融合通信系统的安全性。 立项理由 1．通过多功能融合型通信网关，降低电信运营商投资 2008年5月17日中国电信新一轮的电信重组和改革，形成了中国电信、中国移动、中国联通三家大型综合电信业务运营商，同时拉开了中国电信市场全面竞争的局面。各家电信运营商为了提高ARPU值，纷纷推出了针对集团客户（例如政府、企业等）的综合电信服务，来争夺集团客户资源，例如中国电信的“商务领航”品牌；中国联通的“宽带商务”品牌；中国移动的“商务宝”品牌。 为了争夺集团客户资源，电信运营商需要首先自己提供接入设备把客户接入到自己的网络，后续才能够提供更多的服务，提高单一用户的ARPU值，以往的解决方案（图1）：普通路由器实现用户网络接入，网络安全设备实现IPSec VPN 以及FW等功能、以太网交换机实现客户PC接入、无线AP实现无线终端设备接入，这样电信运营商需要给用户投资4台网络设备，不仅投资高，并且网络维护成本高、设备功耗高。 多功能融合型通信网关通过ALL-IN-ONE的解决方案，用一台网络设备替代原来的四台网络设备（图2），并且实现了原来四台设备的所有功能，不仅节约了电信运营商投资，并且通过综合网络管理系统实现设备的远程维护和业务部署，降低电信运营商网络维护费用。原来电信运营商发展一个集团客户需要投资7500元以上，采用多功能融合型通信网关后，投资额为：每用户4000元，每用
物联网网关系统设计
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
基于物联网技术的新型数据采集与监控系统
基于物联网技术的新型数据采集与监控系统 广州杰赛科技股份有限公司傅仁轩肖连风 摘要：根据物联网的三种应用架构，结合数据采集与监控系统的体系结构，设计了一种新型数据采集与监控系统方案，该系统将有线通信与无线通信、无线传感网络短距离通信与GPRS/CDMA/3G远距离通信有机地结合起来，提出了监控中心应用软件网络功能的需求、提出了远程数据采集终端现场传感器与终端之间无线组网的方式。该系统与传统的实现方案相比，该方案的通信组网有明显的优势。 关键词：物联网，数据采集与监控，无线传感器网络，通信组网 1 引言 物联网（The Internet of things）即通过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，通俗地说就是可实现“感知世界”的网络。 数据采集与监控系统即SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，也就是实现在具体应用领域的“感知”。 因此可以说物联网技术对自动化工程师而言并不是一个陌生的概念。因为，无论工厂的现场设备，还是电网、自来水管网、燃气管道、铁路、桥梁、隧道、水文水利系统，甚至我们的飞船、卫星运行监测，无不是通过将物物相联的这个“物联”网络来实现的，只不过我们传统上将这些专业领域的“物联”应用称之为SCADA系统。当然从定义上来看，物联网是一个更广泛意义上的“感知”网络，通过物联网我们可将“感知”扩展到每台设备、每件商品，甚至每个人，实现对静态物的监控与管理、对动态物的定位与跟踪、对商品的识别，以真正达到“感知中国”、“智慧地球”的目标。因此，严格意义上说物联网既是SCADA 这一传统“感知”技术在概念与应用的延伸，又是对SCADA 技术发展的一个质的提升。 随着网络与通信技术的发展，物联网技术必将促进SCADA系统的体系结构的变革与升级，使SCADA系统的应用领域越来越广，除了在传统的供水、供气、环保、能源、轨道交通、机场、铁路、电力、石油、石化等行业外，在大众的日常工作生活及其它各种领域中也将得到广泛应用，最终使SCADA这一物联网的垂直具体应用系统，真正发展成为“感知世界”的智慧网。 2物联网的三种应用架构