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一种采集NB-IoT数据的物联网关系统
申请号	CN202321134875.1	申请日	2023-05-11	公开(公告)号	CN220511263U	公开(公告)日	2024-02-20
申请人	深圳市特发泰科通信科技有限公司;			发明人	王利明; 李新堂; 关志坚; 夏庆;
摘要	本实用新型公开了一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，包括监控主机、物联网关、云端服务器和传感器，云端服务器同时无线连接第一NB‑IoT广域网和第二NB‑IoT广域网，第一广域网无线连接有多个传感器，第二NB‑IoT广域网无线连接有物联网关，监控主机通过物联网关上的RS485 接口与物联网关连接；本实用新型通过将监控主机通过RS485接口与物联网关连接，可以利用物联网关进行双向的规约转换，实现数据从传感器到云端服务器，云端服务器再到监控主机三者间的数据传输，在保障了安全性的前提下，达到监控主机在不接入外部网络的条件下与传感器进行双向数据传输的效果。
权利要求	1.一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，包括监控主机、物联网关、云端服务器和传感器，其特征在于，所述云端服务器同时无线连接第一NB‑IoT广域网和第二NB‑IoT广域网，所述第一NB‑IoT广域网无线连接多个传感器，所述第二NB‑IoT广域网无线连接物联网关，所述监控主机通过所述物联网关上的RS485 接口与所述物联网关连接。 2.如权利要求1所述的一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，其特征在于：所述物联网关包括核心处理模块、4G/NB‑IoT通信模块、数据存储模块、系统汇接模块和接口模块，所述 4G/NB‑IoT通信模块、所述数据存储模块和所述系统汇接模块均与所述核心处理模块电性连接，所述4G/NB‑IoT通信模块还与所述系统汇接模块电性连接，所述系统汇接模块与所述接口模块电性连接。 3.如权利要求2所述的一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，其特征在于：所述接口模块包括所述RS485接口、RJ45接口、SIM卡接口和内部排插接口，所述系统汇接模块与所述内部排插接口电性连接，所述RS485接口、所述RJ45接口和所述SIM卡接口均设在所述物联网关的外部。 4.如权利要求2所述的一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，其特征在于：所述物联网关还包括RTC实时时钟模块，所述RTC实时时钟模块与所述核心处理模块电性连接。 5.如权利要求2所述的一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，其特征在于：所述物联网关还包括miniPCI‑E接口，所述miniPCI‑E接口用于所述物联网关扩展连接外部模块。 6.如权利要求3所述的一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，其特征在于：所述SIM卡接口有两个，用于确保出现单张SIM卡故障或出现网络故障后数据的及时传输。 7.如权利要求3所述的一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，其特征在于：所述RJ45接口为10/100M自适应网口，且所述RJ45接口作为RS485接口出现故障时备用的临时替换接口。 8.如权利要求1所述的一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，其特征在于：所述物联网关与所述云端服务器之间的消息协议为MQTT协议，所述物联网关与所述监控主机之间的通讯协议为Modbus协议。 9.如权利要求1所述的一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，其特征在于：所述第二NB‑IoT广域网支持4G网络，用于物联网关通过4G网络接收从云端服务器订阅的数据。 10.如权利要求1所述的一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，其特征在于：所述传感器为NB‑IoT液位传感器，具体为超声波液位传感器。
说明书全文	一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统技术领域 [0001] 本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统。背景技术 [0002] 目前，在水利工程中，水文监测工作是十分重要的。通过对水文站的降水量、水位、流量以及水质的观测，获得准确、可靠的监测数据，从而根据检测数据制定科学合理的防护措施，达到有效预防洪涝灾害的目的；其他如泵站等作为水利工程建设过程中不可缺少的重要组成部分，同样对水利建设具有重要意义。由于很多站点地处偏僻，水利工程水情、工情信息以及用于监测和控制工程运行的设施设备本身的安全状况、运行状况一直以来缺乏有效的监测手段。这些站点与监控中心的距离较远，在传输线路上施工布线非常不方便，使用有线传输监测数据的方式很难解决。 [0003] 而基于NB‑IoT技术的蜂窝窄带物联网，具备高安全、广覆盖、低功耗、大批量连接和低成本等优点，可以解决这些监测问题，为水利工程建设提供可靠的参考依据。 [0004] 但是，现有的采集NB‑IoT数据的物联网关系统存在以下缺陷： [0005] (1)在实际应用中，许多企业的监控主机由于安全性问题不能或不被允许访问外部网络，进而导致无法接收NB‑IoT网络上报的监测数据进行水文监测工作，只能通过人工监控汇报等其他方法开展工作，对应的人工成本与时间成本也较大。实用新型内容 [0006] 为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，在监控主机不访问外部网络的条件下，实现监控主机获取现场采集的NB‑IoT数据的效果。 [0007] 本实用新型的目的采用如下技术方案实现： [0008] 一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，包括监控主机、物联网关、云端服务器和传感器，所述云端服务器同时无线连接第一NB‑IoT广域网和第二NB‑IoT广域网，所述第一NB‑IoT广域网无线连接多个传感器，所述第二NB‑IoT广域网无线连接物联网关，所述监控主机通过所述物联网关上的RS485 接口与所述物联网关连接。 [0009] 进一步的，所述物联网关包括核心处理模块、4G/NB‑IoT通信模块、数据存储模块、系统汇接模块和接口模块，所述4G/NB‑IoT通信模块、所述数据存储模块和所述系统汇接模块均与所述核心处理模块电性连接，所述4G/NB‑IoT通信模块还与所述系统汇接模块电性连接，所述系统汇接模块与所述接口模块电性连接。 [0010] 进一步的，所述接口模块包括所述RS485接口、RJ45接口、SIM卡接口和内部排插接口，所述系统汇接模块与所述内部排插接口电性连接，所述RS485接口、所述RJ45接口和所述SIM卡接口均设在所述物联网关的外部。 [0011] 进一步的，所述物联网关还包括RTC实时时钟模块，所述RTC实时时钟模块与所述核心处理模块电性连接。 [0012] 进一步的，所述物联网关还包括miniPCI‑E接口，所述miniPCI‑E接口用于所述物联网关扩展连接外部模块。 [0013] 进一步的，所述SIM卡接口有两个，用于确保出现单张SIM卡故障或出现网络故障后数据的及时传输。 [0014] 进一步的，所述RJ45接口为10/100M自适应网口，且所述RJ45接口作为RS485接口出现故障时备用的临时替换接口。 [0015] 进一步的，所述物联网关与所述云端服务器之间的消息协议为MQTT协议，所述物联网关与所述监控主机之间的通讯协议为Modbus协议。 [0016] 进一步的，所述第二NB‑IoT广域网支持4G网络，用于物联网关通过4G网络接收从云端服务器订阅的数据。 [0017] 进一步的，所述传感器为NB‑IoT液位传感器，具体为超声波液位传感器。 [0018] 相比现有技术，本实用新型的有益效果在于： [0019] 监控主机通过RS485接口与物联网关连接，可以利用物联网关进行双向的规约转换，实现数据从传感器到云端服务器，云端服务器再到监控主机三者间的数据传输，在保障了安全性的前提下，达到监控主机在不接入外部网络的条件下与传感器进行双向数据传输的效果。附图说明 [0020] 图1为本实用新型的连接示意图； [0021] 图2为本实用新型中物联网关的结构示意图。具体实施方式 [0022] 为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以用许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。 [0023] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。 [0024] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。 [0025] 如图1‑2所示。 [0026] 实施例1 [0027] 一种采集NB‑IoT数据的物联网关系统，包括监控主机、物联网关、云端服务器和传感器，云端服务器同时无线连接第一NB‑IoT广域网和第二NB‑IoT广域网，第一NB‑IoT广域网无线连接多个传感器，第二NB‑IoT广域网无线连接物联网关，监控主机通过物联网关上的RS485接口与物联网关连接；物联网关一方面能够将外部网络的信息进行规约转化成监控主机网络支持的规约后，通过RS485接口发送给监控主机，另一方面监控主机也能通过RS485接口将指令数据传输至物联网关中，物联网关再将需要传输的指令数据进行规约转换，转换成外部网络支持的规约后通过云端服务器向传感器发送指令数据，从而避开与外部网络连接实现相同效果。 [0028] 在此实施例中，物联网关包括核心处理模块、4G/NB‑IoT通信模块、数据存储模块、系统汇接模块和接口模块，4G/NB‑IoT通信模块、数据存储模块和系统汇接模块均与核心处理模块电性连接，4G/NB‑IoT通信模块还与系统汇接模块电性连接，系统汇接模块与接口模块电性连接；第二NB‑IoT广域网支持4G网络，用于物联网关通过4G网络接收从云端服务器订阅的数据；其中核心处理模块用于处理规约转换以及数据的接收与处理；系统汇接模块用于将接口模块与核心处理模块、4G/NB‑IoT通信模块、数据存储模块联通，实现外部数据到核心处理模块的流通；4G/NB‑IoT通信模块用于接收来自云端服务器的数据以及发送来自核心处理模块的数据。 [0029] 在此实施例中，接口模块包括RS485接口、RJ45接口、SIM卡接口和内部排插接口，系统汇接模块与内部排插接口电性连接，RS485接口、RJ45接口和SIM卡接口均设在物联网关的外部；SIM卡接口与4G/NB‑Iot通信模块配合实现数据在第二NB‑IoT广域网中的传输；RJ45接口为10/100M自适应网口，RJ45接口作为RS485接口出现故障时备用的临时替换接口；由于RJ45接口使用了TCP/IP协议和网络通信堆栈，面临的安全威胁更多，故优先使用RS485接口进行数据传输，将RJ45接口作为备选方案。 [0030] 在此实施例中，物联网关还包括RTC实时时钟模块，RTC实时时钟模块与核心处理模块电性连接；RTC实时时钟模块可用于为物联网关接收到的数据打上时间标记。 [0031] 在此实施例中，物联网关还包括miniPCI‑E接口，miniPCI‑E接口用于物联网关扩展连接外部模块。 [0032] 在此实施例中，SIM卡接口有两个，用于确保出现单张SIM卡故障或出现网络故障后数据的及时传输。 [0033] 在此实施例中，物联网关与云端服务器之间的消息协议为MQTT，物联网关与监控主机之间的通讯协议为Modbus协议；在数据从云端服务器传输至监控主机的过程中，物联网关可将MQTT协议格式的数据转换为RS485接口的Modbus RTU协议格式，或是RJ45接口的Modbus TCP协议格式，再通过RS485接口或RJ45接口将数据发送至监控主机。 [0034] 在此实施例中，监控主机与物联网关之间可以对Modbus RTU协议进行加密封装，通过AES或DES加密算法，将Modbus RTU协议格式的明文数据分块，然后使用密钥对分块数据进行加密，即可完成数据从明文传输到密文传输的过程，从而进一步提升数据的安全性。 [0035] 在此实施例中，传感器为NB‑IoT液位传感器，具体为超声波液位传感器；使用超声波液位传感器，可在江河湖海水、水库、水渠、水池中测量水位的变化，也可在管道中和容器中测量液位的变化；超声波液位计测量的精度高、安装维修也很方便，还可以同时测量水位、流量的变化，还能和计算机相连接，不需要人工观察测量。 [0036] 以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。