[發(fā)明專利]一種無線接入網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)及應(yīng)用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711182586.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN108092884A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉榮;許冬燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/66
• 分類號(hào): H04L12/66;H04W88/16
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務(wù)所 32241
• 代理人: 唐小紅

本發(fā)明公開了一種無線接入網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)及應(yīng)用方法，該網(wǎng)關(guān)集成了藍(lán)牙、WIFI、Ethernet、OPC、Modbus等多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，可以與使用不同協(xié)議的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行通信。網(wǎng)關(guān)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議適配和協(xié)議轉(zhuǎn)換，然后集中匯合、分類和預(yù)處理，再通過標(biāo)準(zhǔn)化的API連接到互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，分析和共享，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的智能處理。同時(shí)本網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)可對(duì)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)通信?計(jì)算?存儲(chǔ)(3C)融合的物端智能管控。本發(fā)明集成了現(xiàn)有的多種無線通信接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)泛在接入的功能，提高了資源利用率、服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)，對(duì)工業(yè)制造領(lǐng)域的研究有很大價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種無線接入網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)及應(yīng)用方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，從全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展大趨勢來看，發(fā)達(dá)國家正利用在信息技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，加快制造工業(yè)智能化的進(jìn)程，比如美國提出的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”策略，德國“工業(yè)4.0”計(jì)劃，英國的“英國工業(yè)2050戰(zhàn)略”等等。與此同時(shí)，我國制造業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，總體規(guī)模大幅提升，綜合實(shí)力不斷增強(qiáng)。面對(duì)第四次工業(yè)革命帶來的全球產(chǎn)業(yè)競爭格局的新調(diào)整，為搶占未來產(chǎn)業(yè)競爭制高點(diǎn)，我國宣布實(shí)施“中國制造2025”。可見，工業(yè)制造已成為公認(rèn)的提升制造業(yè)整體競爭力的核心高技術(shù)。而工業(yè)制造環(huán)境下多設(shè)備多終端的管理，海量數(shù)據(jù)的傳輸和處理也成為亟待解決的問題，只有借助新一代的通信技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)多設(shè)備的信息感知，通過寬帶網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確控制和遠(yuǎn)程協(xié)作。

本發(fā)明提出了一種新型無線接入網(wǎng)關(guān)，設(shè)備終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能通過網(wǎng)關(guān)間的各模塊協(xié)同工作進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)發(fā)，用戶也可通過網(wǎng)關(guān)向設(shè)備發(fā)送指令從而管理設(shè)備。與傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)只能簡單轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)相比，新型無線接入網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了對(duì)終端設(shè)備的管理和控制，響應(yīng)了目前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提出的計(jì)算-通信-控制(3C)融合，即將通信與計(jì)算和控制功能融合在一個(gè)系統(tǒng)中共同實(shí)現(xiàn)。新型無線接入網(wǎng)關(guān)面向內(nèi)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)異種控制及數(shù)據(jù)采集設(shè)備和各信息化系統(tǒng)的互聯(lián)，而面向外網(wǎng)，通過4G專線連接業(yè)務(wù)平臺(tái)和其他內(nèi)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)跨越公網(wǎng)的智能專網(wǎng)。新型無線接入網(wǎng)關(guān)將更好的實(shí)現(xiàn)管理設(shè)備，傳輸數(shù)據(jù)的功能。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明針對(duì)工業(yè)制造中設(shè)備數(shù)量眾多難以管理，數(shù)據(jù)形式多樣處理復(fù)雜的問題，設(shè)計(jì)了一種新型無線接入網(wǎng)關(guān)，集成了現(xiàn)有的多種無線通信接入技術(shù)，能夠完成各種協(xié)議的適配和轉(zhuǎn)化，是一個(gè)通用的接入網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)泛在接入的功能。設(shè)備終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能通過網(wǎng)關(guān)間的各模塊協(xié)同工作進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了過濾本地?cái)?shù)據(jù)并選擇性的轉(zhuǎn)發(fā)到云的功能。

技術(shù)方案：1.本發(fā)明設(shè)計(jì)的新型無線接入網(wǎng)關(guān)，以ARM核的嵌入式微處理器為硬件平臺(tái),包括通信接口模塊，通信適配模塊，控制模塊，管理模塊，存儲(chǔ)模塊，各模塊間協(xié)同工作提供網(wǎng)關(guān)功能。新型接入網(wǎng)關(guān)將環(huán)境中分立的感知節(jié)點(diǎn)和各種智能終端設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，除了轉(zhuǎn)發(fā)和短時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之外，實(shí)現(xiàn)了控制終端設(shè)備的功能，最終通過API接口實(shí)現(xiàn)與云平臺(tái)的交互。

各模塊的技術(shù)原理以及實(shí)現(xiàn)功能主要為：

通信接口模塊：支持多種硬件接口，如：藍(lán)牙接口、WIFI接口、3G/4G接口、LoRa接口、NB-IOT接口、Ethernet接口、RS-232接口、RS-485接口等。基于ARM-Linux架構(gòu)的網(wǎng)關(guān)集成了通用程度較高的協(xié)議之外，還支持各種第三方設(shè)備的通訊協(xié)議。只需根據(jù)設(shè)備的通訊協(xié)議撰寫XML文件，描述其協(xié)議特性，并將XML文件復(fù)制到網(wǎng)關(guān)制定目錄中，智能網(wǎng)關(guān)即可與第三方設(shè)備正常通訊。通信接口模塊支持各種硬件通訊接口，通過這些硬件接口可連接各種各樣不同的工業(yè)設(shè)備。

通信適配模塊：支持多種工業(yè)設(shè)備協(xié)議，如：OPC、Modbus、IEC61850、IEC60870、DNP3、BACnet、PLC等。通信適配模塊包括協(xié)議適配模塊和數(shù)據(jù)解析模塊，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換與解析數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化。通信適配模塊將從設(shè)備終端獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，判斷數(shù)據(jù)的來源以及屬性，根據(jù)數(shù)據(jù)的屬性進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)封裝。