[發明專利]一種基于IPv6的嵌入式物聯網網關系統及其硬件電路

在審

• 申請號: 201810301170.1
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108600095A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 孫玲;付康為;施佺;李明;沈樂威
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66;H04L29/08;H04W4/14
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安;吳揚帆

本發明的嵌入式物聯網網關系統，分別與客戶端、邊界路由器通信連接，以Web網頁形式代替客戶端形式，該網關包括MQTT消息代理服務器、Web服務器、數據庫以及GPRS報警模塊，所述MQTT消息代理服務器與Web服務器通信連接，Web服務器與數據庫、GPRS報警模塊通信連接，所述嵌入式設備通過GPRS報警模塊發送短信信息；通過Web服務器與客戶端的瀏覽器信息交互；通過MQTT消息代理服務器與邊界路由器信息交互。有益效果：實現了用戶使用瀏覽器以網頁的形式即時獲取6LoWPAN無線傳感器網絡中各個傳感器節點的環境參數數據，免去了在PC機或智能手機等不同的智能平臺上開發對應客戶端軟件的繁瑣，減少了開發成本以及維護成本；并使用嵌入式設備作為運行環境，減少了硬件成本。

技術領域

本發明涉及嵌入式系統領域，尤其涉及一種嵌入式物聯網網關系統及其硬件電路。

背景技術

物聯網技術在各行各業的大范圍應用，使得人們的生活更加智能化和便利化，也進一步減少了工業生產的成本，提高了工業生產的效率。越來越多的物聯網方案被設計與實現，例如COAP、MQTT協議，極大地促進了物聯網的飛速發展。

隨著IPv6協議的大范圍應用，越來越多的設備可以連接到互聯網中，實現互相通信。6LoWPAN協議使得各個無線傳感器節點都擁有獨一無二的IPv6地址，實現了無線傳感器網絡與互聯網絡之間的融合，方便用戶通過互聯網對傳感器節點進行遠程訪問和控制。

MQTT是IBM公司提出的一種專為物聯網設計的即時通信協議，其設計理念就在于最小化通信的網絡帶寬耗費以及設備資源的占用率。MQTT協議不僅可以保證信息安全穩定地傳輸，而且寬帶利用率較高。該協議具有開放、簡單和易于實現等特點，可以運用在嵌入式系統等資源受限的設備中；同時實時性較好的特點也使得用戶可以即時獲取物聯網設備上的傳感器參數數據，以及實時地對傳感器設備進行遠程控制。該協議可以應用于醫療電子、汽車電子等對實時性要求較高的領域。

目前很多6LoWPAN物聯網方案都是基于客戶端軟件形式，即通過PC機或智能手機上的客戶端軟件獲取傳感器數據，以及對傳感器節點上的設備進行控制。上述方案的缺點是需要在各種不同的智能平臺上開發對應的客戶端軟件，增加了開發成本，同時不利于對客戶端軟件進行維護。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術的不足，提出了一種嵌入式物聯網網關系統及其硬件電路，具體由以下技術方案實現：

嵌入式物聯網網關系統分別與客戶端、邊界路由器通信連接，基于6LoWPAN與MQTT協議的嵌入式設備，以Web網頁形式代替客戶端軟件形式，該網關包括MQTT消息代理服務器、Web服務器、數據庫以及GPRS報警模塊，所述MQTT消息代理服務器與Web服務器通信連接，Web服務器與數據庫、GPRS報警模塊通信連接，所述嵌入式設備通過GPRS報警模塊發送短信信息；通過Web服務器與客戶端的瀏覽器信息交互；通過MQTT消息代理服務器與邊界路由器信息交互。

所述嵌入式物聯網網關系統的進一步設計在于，所述嵌入式物聯網網關系統還包括USB口升級模塊，供用戶插入含有升級程序的U盤實現系統升級。

所述嵌入式物聯網網關系統的進一步設計在于，邊界路由器與傳感器節點通信連接，傳感器節點的傳感器參數數據獲取分為定時獲取參數數據和實時獲取參數數據兩種方式：定時獲取數據用于定期地取得所有傳感器節點的傳感器參數數據，并將數據存儲至數據庫中，用于數據曲線圖的顯示；實時獲取參數數據用于用戶使用瀏覽器實時查看指定傳感器節點的數據。

所述嵌入式物聯網網關系統的進一步設計在于，所述Web服務器包括HTML頁面、嵌入式服務器以及CGI腳本，CGI腳本程序實現了Web服務器的HTML頁面與嵌入式服務器、數據庫、GPRS報警模塊以及MQTT消息代理服務器之間的交互。

所述嵌入式物聯網網關系統的進一步設計在于，所述HTML頁面包括：